В состав химического вещества входят азот, водород, кислород и углерод. Массовая доля кислорода в составе вещества равна 0,6071. Отношение числа атомов водорода к числу атомов кислорода в веществе равно 5 : 3. В веществе содержатся равные числа атомов углерода и азота. Установите вещество, если его молярная масса меньше 85 г/моль.
от

1 Ответ

дано:  
массовая доля кислорода (O) = 0,6071  
отношение числа атомов водорода (H) к числу атомов кислорода (O) = 5 : 3  
число атомов углерода (C) = число атомов азота (N)  

найти:  
химическую формулу вещества и его молярную массу

решение:  
1. Обозначим количество атомов углерода и азота как x. Тогда:  
число атомов углерода (C) = x  
число атомов азота (N) = x  
число атомов водорода (H) = 5/3 * (число атомов кислорода (O)) = 5/3 * y, где y - число атомов кислорода.

2. Составим уравнение для общего числа атомов:  
x (C) + x (N) + (5/3)y (H) + y (O) = общее число атомов.  
или:  
2x + (5/3)y + y = 2x + (8/3)y

3. Массовая доля кислорода:  
M(O) = 16 г/моль  
M(C) = 12 г/моль  
M(N) = 14 г/моль  
M(H) = 1 г/моль  

4. Рассчитаем молярную массу вещества:  
M = x * M(C) + x * M(N) + (5/3)y * M(H) + y * M(O)  
M = x * 12 + x * 14 + (5/3)y * 1 + y * 16  
M = 26x + (5/3)y + 16y  
M = 26x + (53/3)y  

5. Теперь выразим массовую долю кислорода в веществе:  
массовая доля O = (y * M(O)) / M = (y * 16) / (26x + (53/3)y)

6. Подставим известное значение массовой доли кислорода:  
0,6071 = (y * 16) / (26x + (53/3)y)  

7. Упростим уравнение, умножив обе части на (26x + (53/3)y):  
0,6071 * (26x + (53/3)y) = 16y  
15.9996x + 10.6703y = 16y  
15.9996x = 5.3297y  
x = (5.3297/15.9996)y  
x ≈ 0.333y  

8. Подставим значение x обратно в уравнение для молярной массы:  
M = 26(0.333y) + (53/3)y  
M = 8.658y + (53/3)y  
M = (8.658 + 17.6667)y  
M ≈ 26.3247y  

9. Для получения массы меньше 85 г/моль:  
26.3247y < 85  
y < 3.227  

Таким образом, y может быть равным 3, что дает x = 1.  
Тогда формула вещества: C1N1H5O3.

ответ:  
формула вещества – CH5N1O3;  
молярная масса – 59 г/моль.  
Следовательно, вещество – аминокислота, например, глицин.
от