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.