Найдите молекулярную формулу углеводорода если содержит 85,71% Углерода 14,29% Водорода и плотность...

Для нахождения молекулярной формулы углеводорода, содержащего 85,71% углерода и 14,29% водорода, а также имеющего плотность 2,5 г/л, необходимо выполнить следующие шаги.

1. Рассчитаем молярную массу углерода (C) и водорода (H): Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль

2. Найдем соотношение массы углерода и водорода в молекуле углеводорода: Масса углерода в молекуле = 85,71 / 12 = 7,14 моль Масса водорода в молекуле = 14,29 / 1 = 14,29 моль

3. Рассчитаем массу молекулы углеводорода: Масса молекулы = 7,14 + 14,29 = 21,43 г/моль

4. Рассчитаем объем молекулы углеводорода: Объем молекулы = масса / плотность = 21,43 / 2,5 = 8,572 л/моль

5. Найдем формулу углеводорода, зная количество атомов углерода и водорода в молекуле: Учитывая, что в молекуле углеводорода массовое отношение атомов углерода к водороду равно 7,14:14,29, можно предположить, что молекула состоит из 7 атомов углерода и 14 атомов водорода. Таким образом, молекулярная формула углеводорода будет C7H14.

Для нахождения молекулярной формулы углеводорода, исходя из заданных данных, нужно выполнить несколько шагов. Давайте подробно рассмотрим каждый из них.

1. Определение эмпирической формулы:

   • Сначала определим количество каждого элемента в процентах:

     • Углерод (C): 85,71%
     • Водород (H): 14,29%

   • Предположим, что у нас есть 100 граммов этого вещества. Тогда масса углерода составит 85,71 грамма, а масса водорода — 14,29 грамма.

   • Найдем количество моль каждого элемента:

     • Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль
     • Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль

     [ \text{Количество моль углерода} = \frac{85,71 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 7,1425 \text{ моль} ]

     [ \text{Количество моль водорода} = \frac{14,29 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 14,29 \text{ моль} ]

   • Определим соотношение количества моль элементов: [ \frac{7,1425}{7,1425} : \frac{14,29}{7,1425} = 1 : 2 ]

   • Таким образом, эмпирическая формула углеводорода — ( \text{CH}_2 ).

2. Определение молекулярной формулы:

   • Для этого найдем молекулярную массу вещества. Известно, что плотность вещества составляет 2,5 г/л. Углеводород находится в газообразном состоянии, поэтому можем использовать уравнение состояния идеального газа:

     [ PV = nRT ]

     где:

     • ( P ) — давление (1 атм),
     • ( V ) — объем (1 литр => 0,001 м³),
     • ( n ) — количество моль,
     • ( R ) — универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/(моль·K)),
     • ( T ) — температура (при стандартных условиях 273 К).

     Однако, чтобы упростить задачу, используем молярную массу газа при нормальных условиях (0°C и 1 атм). Плотность вещества 2,5 г/л. Зная, что 1 моль идеального газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, можем найти молекулярную массу:

     [ \text{Молекулярная масса} = \text{Плотность} \times 22,4 = 2,5 \text{ г/л} \times 22,4 \text{ л/моль} = 56 \text{ г/моль} ]

   • Теперь сравним молекулярную массу с массой эмпирической формулы:

     • Эмпирическая формула ( \text{CH}_2 ) имеет массу ( 12 + 2 \times 1 = 14 \text{ г/моль} ).

   • Найдем целое число ( n ), чтобы определить молекулярную формулу: [ n = \frac{\text{Молекулярная масса}}{\text{Масса эмпирической формулы}} = \frac{56}{14} = 4 ]

   • Следовательно, молекулярная формула будет ( (\text{CH}_2)_4 = \text{C}_4\text{H}_8 ).

Итак, молекулярная формула углеводорода ( \text{C}_4\text{H}_8 ).