Дано:
- Количество углеводорода = 0,010 моль.
- Объем затраченного кислорода (н. у.) = 2,016 дм3.
- Масса осадка CaCO3 = 5,80 г.
- Масса одной молекулы углеводорода ≤ 1,49 * 10^-22 г.
Найти:
- Формулу углеводорода.
Решение:
1. Рассчитаем количество молей кислорода, затраченного на горение углеводорода:
Используем уравнение состояния идеального газа: n = V / Vm, где Vm = 22,414 дм3/моль (при н.у.).
n(O2) = 2,016 / 22,414 ≈ 0,0898 моль.
2. Определим, сколько углекислого газа CO2 образуется при горении углеводорода. Для полного сгорания углеводорода требуется в 2 раза больше кислорода, чем углерода в углеводороде:
n(CO2) = n(углеводорода) = 0,010 моль.
3. Найдем количество молей CaCO3, образовавшегося в результате реакции CO2 с гидроксидом кальция (Ca(OH)2):
1 моль CO2 реагирует с 1 моль Ca(OH)2 и образует 1 моль CaCO3, следовательно:
n(CaCO3) = n(CO2) = 0,010 моль.
4. Рассчитаем массу CaCO3, чтобы проверить соответствие с данными:
Молярная масса CaCO3 = 40 + 12 + 3*16 = 100 г/моль.
Масса CaCO3 = n(CaCO3) * Молярная масса CaCO3
Масса CaCO3 = 0,010 * 100 = 1,00 г.
5. У нас есть фактическая масса CaCO3 = 5,80 г, значит, ошибка в расчетах. Исправляем:
n(CaCO3) = 5,80 g / 100 g/mol = 0,058 моль.
Следовательно, n(CO2) = 0,058 моль.
6. Теперь определим соотношение углерода и водорода в углеводороде. Одна молекула углеводорода содержит один атом углерода на каждую моль CO2:
n(C) = n(CO2) = 0,058 моль.
7. Поскольку углеводороды имеют общую формулу CxHy, где x = n(C), то:
x = 0,058.
8. Количество водорода можно определить из затраченного количества кислорода. Каждый моль углеводорода требует 1 или 2 моли O2 для сгорания. Для алканов отношение H:C=2n+2.
9. Так как мы знаем, что у нас 0,010 моль углеводорода, то:
n(H) = 0,010 * 2 + 2 = 0,020 + 2 = 0,030 моль.
10. Теперь найдем формулу углеводорода, если х = 0,058 (углерод), а y = 0,030 (водород):
Находим минимальные целые значения для x и y:
x:y = 0,058:0,030 = 1,93:1.
Приблизительно, x = 2, y = 4.
11. Таким образом, формула углеводорода: C2H4.
Ответ:
Формула углеводорода - C2H4.