дано:
- масса алкина m_алкин = 96,3 г = 0,0963 кг
- объем гелия V_гелий = 336 дм3 = 0,336 м3
- молярная масса смеси M_смесь = 17 г/моль
найти:
- молекулярную формулу алкина CnH2n-2
решение:
1. Сначала определим количество вещества гелия:
n_гелий = V_гелий / VM_гелий
где VM_гелий = 22,4 л/моль = 0,0224 м3/моль.
n_гелий = 336 дм3 / 22,4 дм3/моль = 15 моль.
2. Теперь, поскольку углекислый газ и гелий образуют смесь, найдем общее количество вещества в смеси.
Обозначим количество вещества углекислого газа как n_CO2.
Общая масса смеси рассчитывается по формуле:
m_смешанная = n_CO2 * M_CO2 + n_гелий * M_гелий.
Молярная масса углекислого газа M_CO2 = 44 г/моль. Молярная масса гелия M_гелий = 4 г/моль.
Подставим известные величины:
m_смешанная = n_CO2 * 44 + 15 * 4.
Также известно, что молярная масса полученной смеси равна 17 г/моль:
M_смесь = m_смешанная / (n_CO2 + n_гелий).
Теперь выразим n_CO2 из уравнения:
17 = (n_CO2 * 44 + 15 * 4) / (n_CO2 + 15).
Умножим обе части на (n_CO2 + 15):
17(n_CO2 + 15) = n_CO2 * 44 + 60.
Раскроем скобки:
17n_CO2 + 255 = 44n_CO2 + 60.
Переносим все n_CO2 в одну сторону:
255 - 60 = 44n_CO2 - 17n_CO2.
195 = 27n_CO2.
Таким образом:
n_CO2 = 195 / 27 ≈ 7,22 моль.
3. Теперь находим общее количество вещества алкина, которое сгорело. Так как при сгорании алкина образуется 1 моль углекислого газа на 1 моль алкина:
n_алкин = n_CO2 ≈ 7,22 моль.
4. Теперь мы можем найти молярную массу алкина.
Масса алкина равна:
m_алкин = n_алкин * M_алкин.
Зная массу алкина, находим:
M_алкин = m_алкин / n_алкин = 96,3 г / 7,22 моль ≈ 13,36 г/моль.
5. Теперь определим n в формуле алкина CnH2n-2.
Рассчитаем молекулярную массу alkena:
M_алкин = 12n + (2n - 2) = 14n - 2.
Приравниваем к найденной молярной массе:
14n - 2 = 13,36.
14n = 15,36.
n ≈ 1,09.
Поскольку n должно быть целым числом, округляем до ближайшего целого числа n = 1.
6. Следовательно, молекулярная формула алкина:
C1H0 = CH.
ответ:
Молекулярная формула алкина — C2H2 (этин или ацетилен).