Дано:
- Масса соединения Х = 0,48 г.
- Масса воды (H2O) = 0,54 г.
- Объём выделенного азота (N2) = 0,336 дм3 при нормальных условиях.
- Относительная плотность паров соединения Х по водороду = 16,0.
Найти:
- Формулу соединения Х.
Решение:
1. Рассчитаем количество молей воды, образовавшейся в реакции:
Молярная масса H2O ≈ 18,02 г/моль.
Количество молей H2O = 0,54 г / 18,02 г/моль ≈ 0,0299 моль.
2. Найдем количество молей азота:
При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,414 л.
Следовательно, объем N2 = 0,336 дм3 = 336 см3.
Количество молей N2 = 0,336 дм3 / 22,414 дм3/моль ≈ 0,0150 моль.
3. Учитывая уравнение полного сгорания соединения Х, которое может быть представлено как CxHy + O2 → CO2 + H2O + N2:
Каждый моль H2O содержит 2 атома водорода, значит, для 0,0299 моль H2O нужно:
Количество водорода = 0,0299 моль H2O * 2 = 0,0598 моль H.
4. Обозначим количество углерода в соединении как z. По уравнению сгорания можно установить, что:
Для каждого моль N2 (0,0150 моль) необходимо 1 моль углерода, то есть z = 0,0150 моль.
5. Теперь можем записать общее количество атомов:
- Углерод: 0,0150 моль,
- Водород: 0,0598 моль.
6. Определим формулу соединения:
Сначала найдем соотношение углерода и водорода в целых числах. Делим на количество моль углерода:
C: 0,0150 / 0,0150 = 1,
H: 0,0598 / 0,0150 ≈ 3,99 ≈ 4.
Таким образом, получаем эмпирическую формулу C1H4.
7. Рассчитаем молярную массу соединения Х:
Относительная плотность паров соединения Х по водороду равна 16,0, следовательно,
Молярная масса H = 1 г/моль, значит,
Молярная масса вещества Х = 16 * 1 = 16 г/моль.
8. Проверим соответствие молярной массы:
Молярная масса C1H4 = 12 + 4 = 16 г/моль.
Ответ:
Формула соединения Х: CH4.