Определение формулы вещества по 13,44 л углекислого газа и 14,4 г воды
При сгорании 12 г органического вещества образовался углекислый газ объёмом 13,44 л (н. у.) и вода массой 14,4 г. Пары этого вещества в 2 раза тяжелее этана. Найдите молекулярную формулу органического вещества, составьте структурные формулы его изомеров и назовите их.
Дано
`m(C_xH_yO_z) = 12 text{ г}`
`V(CO_2) = 13.44 text{ л}`
`m(H_2O) = 14.4 text{ г}`
`D_(C_2H_6)(C_xH_yO_z) = 2`
Найти
`C_xH_yO_z = text{ ?}`
Решение
Найдём молярную массу органического вещества по относительной плотности по этану:
`M(C_xH_yO_z) = D_(C_2H_6)(C_xH_yO_z)*M(C_2H_6) = 2*30 = 60 text{ г/моль}`
Найдём количество вещества углекислого газа и массу углерода в нём:
`n(CO_2) = (V(CO_2))/(V_m) = 13.44/22.4 = 0.6 text{ моль}`
`n(C) = n(CO_2) = 0.6 text{ моль}`
`m(C) = n(C)*M(C) = 0.6*12 = 7.2 text{ г}`
Найдём количество вещества воды и массу водорода в ней:
`n(H_2O) = (m(H_2O))/(M(H_2O)) = 14.4/18 = 0.8 text{ моль}`
`n(H) = 2*n(H_2O) = 2*0.8 = 1.6 text{ моль}`
`m(H) = n(H)*M(H) = 1.6*1 = 1.6 text{ г}`
Проверим, есть ли в веществе кислород:
`m(O) = m(C_xH_yO_z) - m(C) - m(H) = 12 - 7.2 - 1.6 = 3.2 text{ г}`
Найдём количество вещества кислорода:
`n(O) = (m(O))/(M(O)) = 3.2/16 = 0.2 text{ моль}`
Найдём соотношение атомов C, H и O в веществе:
`n(C) : n(H) : n(O) = 0.6 : 1.6 : 0.2`
Разделим на наименьшее (0.2):
`n(C) : n(H) : n(O) = 3 : 8 : 1`
Простейшая формула:
`C_3H_8O`
Молярная масса простейшей формулы:
`M(C_3H_8O) = 60 text{ г/моль}`
Молярная масса простейшей формулы совпадает с молярной массой вещества, следовательно, молекулярная формула:
`C_3H_8O`
Ответ
`C_3H_8O`