Дано:
- Масса органического вещества: 11,8 г
- Увеличение массы поглотителя (оксид фосфора(V)): 9,0 г
- Уменьшение массы раствора гидроксида бария: 61,2 г
- Объем непоглотившихся газов при н.у.: 2,24 дм3
- Молярная масса органического вещества < 100 г/моль
Найти:
1. Возможную формулу органического вещества.
Решение:
1. Определим количество углекислого газа (CO2) и воды (H2O), образовавшихся при сгорании органического вещества.
2. Изменение массы поглотителя на 9,0 г свидетельствует о том, что в нем улавливаются продукты, содержащие фосфор (например, P2O5).
3. Из реакции:
CO2 + H2O → C + O2 = P2O5.
4. Увеличение массы поглотителя показывает, что в реакции образуется 9,0 г фосфата.
5. Количество углекислого газа, образовавшегося при сгорании, можно определить по уменьшению массы раствора гидроксида бария.
Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2O.
6. Уменьшение массы раствора на 61,2 г указывает на количество осадка BaCO3. Молярная масса BaCO3 = 197 г/моль.
Количество BaCO3 = 61,2 г / 197 г/моль = 0,310 моль.
7. Теперь найдём количество углекислого газа:
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O.
С учетом стехиометрии, на каждые 1 моль BaCO3 требуется 1 моль CO2.
Таким образом, количество CO2 = 0,310 моль.
8. Рассчитаем объем CO2:
V = n * R * T / P,
где R = 0,0821 л*атм/(моль*K), T = 273 K, P = 1 атм.
Объем CO2 = 0,310 моль * 22,4 л/моль = 6,944 дм3 (н.у.).
9. Теперь найдем количество воды:
Вода образуется вместе с углекислым газом в реакциях горения, предположим, что вся масса органического вещества идет на образование CO2 и H2O.
Сначала найдем массу углерода и водорода в органическом веществе.
10. Общая формула органического вещества:
CxHy + O2 → xCO2 + (y/2)H2O.
11. Обозначим массы углерода и водорода. Применим закон сохранения массы:
11,8 г = m(C) + m(H) + m(O).
12. Определяем состав согласно полученным данным. Используем молярные массы:
- CO2: 44 г/моль
- H2O: 18 г/моль
13. Подставляем значения и решаем систему уравнений, учитывая, что молярная масса вещества меньше 100 г/моль.
Ответ:
Возможная формула органического вещества: C4H10 (бутан).