дано:
- массовая доля углерода в газообразной смеси алкадиенов = 88,46 %
найти:
- формулы двух ближайших гомологов алкадиенов
- объемные доли в смеси
решение:
1. Обозначим два ближайших гомолога алкадиенов как CnH2n-2 и Cn+1H2n. Первый из них будет иметь молекулярную формулу CnH2n-2 (например, бутадиен C4H6), а второй - Cn+1H2n (например, пентадиен C5H8).
2. Найдем массовую долю водорода:
массовая доля водорода = 100 % - массовая доля углерода = 100 % - 88,46 % = 11,54 %.
3. Установим относительные массы углерода и водорода для обоих веществ:
- молярная масса углерода = 12 г/моль
- молярная масса водорода = 1 г/моль
4. Рассмотрим 100 г смеси. Тогда:
- масса углерода = 88,46 г
- масса водорода = 11,54 г
5. Найдем количество моль углерода и водорода:
количество моль углерода = 88,46 г / 12 г/моль = 7,3717 моль
количество моль водорода = 11,54 г / 1 г/моль = 11,54 моль
6. Теперь найдем соотношение моль углерода к моль водорода:
углерод: 7,3717 моль / 7,3717 = 1
водород: 11,54 моль / 7,3717 ≈ 1,57
7. Для получения целых чисел умножим оба значения на 2:
углерод: 1 * 2 = 2
водород: 1,57 * 2 ≈ 3
8. Это означает, что один из гомологов имеет формулу C2H4 (этилен), а другой - C3H4 (бутандиен). Находим их молекулярные формулы: C4H6 (бутадиен) и C5H8 (пентадиен).
9. Определим объемные доли в смеси:
Согласно закону Дальтона, объемные доли компонентов пропорциональны количеству молей:
- объемная доля C4H6 = количество моль C4H6 / (количество моль C4H6 + количество моль C5H8)
- объемная доля C5H8 = количество моль C5H8 / (количество моль C4H6 + количество моль C5H8)
Предположим, что количество моль C4H6 равно x, тогда количество моль C5H8 составит y, где y/x = (C4H6/C5H8) = (2/3).
Таким образом, объемные доли можно упростить, принимая во внимание соотношения:
- объемная доля C4H6 = 2/(2+3) = 2/5 = 0,4 или 40 %
- объемная доля C5H8 = 3/(2+3) = 3/5 = 0,6 или 60 %
ответ:
Формулы двух гомологов алкадиенов: C4H6 (бутадиен) и C5H8 (пентадиен).
Объемные доли в смеси: 40 % для C4H6 и 60 % для C5H8.