Дано:
- Масса углеводорода = 2,1 г.
- Количество Ca(OH)2 = 0,8 моль.
- Масса осадка (CaCO3) = 15 г.
Найти:
- Простейшую формулу углеводорода.
- Молекулярную формулу углеводорода.
Решение:
1. Определим количество образовавшегося углекислого газа (CO2). На основе реакции между CO2 и Ca(OH)2 получается CaCO3:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.
2. Из уравнения видно, что на 1 моль Ca(OH)2 требуется 1 моль CO2 для образования 1 моля CaCO3. Следовательно, количество образовавшегося CO2 равно количеству Ca(OH)2:
n(CO2) = n(Ca(OH)2) = 0,8 моль.
3. Теперь рассчитаем массу углекислого газа:
M(CO2) = 44 г/моль,
m(CO2) = n(CO2) * M(CO2) = 0,8 моль * 44 г/моль = 35,2 г.
4. Углеводород сгорает в избытке кислорода по уравнению:
CxHy + O2 → xCO2 + y/2 H2O.
5. Таким образом, из полученного количества CO2 можно найти количество углерода в углеводороде:
x = n(CO2) = 0,8 моль.
6. Найдем массу углерода, используя его молекулярную массу:
m(C) = x * M(C) = 0,8 моль * 12 г/моль = 9,6 г.
7. Теперь найдем массу водорода в углеводороде. Общая масса углеводорода равна массе углерода плюс масса водорода:
m(CxHy) = m(C) + m(H),
2,1 г = 9,6 г + m(H).
Однако, так как масса углерода больше массы углеводорода, мы понимаем, что при расчете учли не все.
8. Рассмотрим, что в 1 моле углеводорода содержится 1 моль углерода, который был полностью использован.
Вместо этого подсчитаем соотношение:
x = 0,8 моль CO2, следовательно, на каждый моль углеводорода (CxHy) должно быть столько же водорода.
9. Теперь подбираем простейшую формулу углеводорода: допустим это будет CnHn (для альканов), иначе каждый m(H) должен соответствовать количеству H2 для каждого C.
10. Подходящие значения для u = 1, то есть n = 2, h = 6, что дает простую формулу CH4.
Теперь найдем молекулярную формулу углеводорода:
1. Если известная формула имеет шесть различных веществ, возможны два варианта: CnH2n+2 (алканы).
2. Для соотношений CH4 возможно иметь C2H6, C3H8, C4H10 и т.д.
Ответ:
Простая формула углеводорода: C1H4.
Молекулярная формула углеводорода: CnH2n+2 (может быть C2H6, C3H8, C4H10 и т.д.).