Определение формулы вещества по 16,8 л углекислого газа и 13,5 г воды
При сгорании 10,5 г органического вещества образовался углекислый газ объёмом 16,8 л (н. у.) и вода массой 13,5 г. Плотность паров органического вещества по воздуху составляет 1,45. Найдите молекулярную формулу этого органического вещества, составьте структурные формулы двух его изомеров и дайте им названия.
Дано
`m(C_xH_yO_z) = 10.5 text{ г}`
`V(CO_2) = 16.8 text{ л}`
`m(H_2O) = 13.5 text{ г}`
`D_text{возд.}(C_xH_yO_z) = 1.45`
Найти
`C_xH_yO_z = text{ ?}`
Решение
Найдём молярную массу органического вещества по относительной плотности по воздуху:
`M(C_xH_yO_z) = D_text{возд.}(C_xH_yO_z)*M(возд.) = 1.45*29 = 42 text{ г/моль}`
Найдём количество вещества углекислого газа и массу углерода в нём:
`n(CO_2) = (V(CO_2))/(V_m) = 16.8/22.4 = 0.75 text{ моль}`
`n(C) = n(CO_2) = 0.75 text{ моль}`
`m(C) = n(C)*M(C) = 0.75*12 = 9 text{ г}`
Найдём количество вещества воды и массу водорода в ней:
`n(H_2O) = (m(H_2O))/(M(H_2O)) = 13.5/18 = 0.75 text{ моль}`
`n(H) = 2*n(H_2O) = 2*0.75 = 1.5 text{ моль}`
`m(H) = n(H)*M(H) = 1.5*1 = 1.5 text{ г}`
Проверим, есть ли в веществе кислород:
`m(O) = m(C_xH_yO_z) - m(C) - m(H) = 10.5 - 9 - 1.5 = 0 text{ г}`
Кислорода нет. Соотношение атомов C и H:
`n(C) : n(H) = 0.75 : 1.5 = 1 : 2`
Простейшая формула:
`CH_2`
Проверим молярную массу простейшей формулы:
`M(CH_2) = 12 + 2*1 = 14 text{ г/моль}`
Определим, сколько раз простейшая формула содержится в молекуле:
`n = (M(C_xH_y))/(M(CH_2)) = 42/14 = 3`
Следовательно, молекулярная формула углеводорода:
`C_3H_6`
Ответ
`C_3H_6`