Дано:
- Масса углеводорода = 3,5 г.
- Масса средней соли = 10,6 г.
- Масса кислой соли = 12,6 г.
Найти:
- Простейшую и истинную формулу углеводорода.
Решение:
1. Определим общее количество углекислого газа (CO2), который образуется при сжигании углеводорода. По реакции горения углеводорода CxHy в избытке кислорода получаем:
CxHy + O2 → xCO2 + y/2 H2O.
2. Суммарная масса солей, образовавшихся в результате реакции CO2 с NaOH (известно, что получают натрий карбонат и натрий гидроксид):
Средняя соль - Na2CO3,
Кислая соль - NaHCO3.
Следовательно, можно записать уравнение для образовавшихся солей:
NaOH + CO2 → NaHCO3,
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O.
3. Суммируем массу обеих солей:
m(NaHCO3) + m(Na2CO3) = 10,6 г + 12,6 г = 23,2 г.
4. Так как в полученном растворе только углекислый газ поглощается раствором NaOH, то можно записать следующее уравнение:
m(CO2) = m(NaHCO3) + m(Na2CO3).
5. Найдем количество молей CO2, используя молекулярные массы:
M(NaHCO3) = 84,01 г/моль,
M(Na2CO3) = 105,99 г/моль.
6. Теперь найдем массу CO2:
m(CO2) = 10,6 г + 12,6 г = 23,2 г.
7. Рассчитаем количество молей CO2:
M(CO2) = 44 г/моль,
n(CO2) = 23,2 г / 44 г/моль ≈ 0,527 моль.
8. Поскольку каждый моль углеводорода дает один моль CO2, а через стехиометрию мы знаем, что углеводород имеет формулу CxHy, где количество C в углеводорода равно количеству CO2, следовательно, x = 0,527, что приблизительно равно 1.
9. Теперь найдём y: по уравнению реакции с H2O, так как каждый углеводород может быть представлен как CnH2n+2 (алкан), следовательно y будет равен 2*0,527 + 2. Таким образом, представляем, что данный углеводород является алканом C2H6.
Теперь найдем истинную формулу углеводорода:
1. Для определения настоящей формулы, учитываем условие о массовой доле водорода после гидрирования, которая на 1,99% больше, чем в исходном углеводороде.
2. Водород в C2H6:
Масса водорода в C2H6: 6 * 1,01 г/моль = 6,06 г.
Масса углерода в C2H6: 2 * 12 г/моль = 24 г.
Общая масса: 30,06 г.
Массовая доля водорода = (6,06 / 30,06) * 100% ≈ 20,16%.
3. После гидрирования алкана, он станет C2H6, и новое содержание водорода должно составлять 20,16% + 1,99% = 22,15%.
4. Частота изменения формулы алкана ведёт к тому, что истинная формула углеводорода должна быть C3H8, так как это соответствует этану, который будет иметь большую долю водорода.
Ответ:
Простая формула углеводорода: C2H6.
Истинная формула углеводорода: C3H8.