Для решения этой задачи нам нужно найти молекулярную формулу органического вещества. Шаги включают:
- Определение количества молей продуктов сгорания (CO₂ и H₂O).
- Вычисление количества атомов углерода, водорода и кислорода в исходном веществе.
- Нахождение молекулярной массы органического вещества.
- Определение молекулярной формулы.
Шаг 1: Определение количества молей продуктов сгорания
СО₂:
Объем СО₂ = 3,36 л.
Используем уравнение состояния идеального газа при нормальных условиях (0°C и 1 атм), где 1 моль газа занимает 22,4 л.
Количество молей СО₂:
[ n_{\text{CO}_2} = \frac{3.36 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.15 \text{ моль} ]
H₂O:
Масса H₂O = 5.4 г.
Молярная масса H₂O = 18 г/моль.
Количество молей H₂O:
[ n_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{5.4 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль} ]
Шаг 2: Вычисление количества атомов углерода, водорода и кислорода
Углерод:
Каждая молекула СО₂ содержит один атом углерода.
Количество молей углерода:
[ n{\text{C}} = n{\text{CO}_2} = 0.15 \text{ моль} ]
Водород:
Каждая молекула H₂O содержит два атома водорода.
Количество молей водорода:
[ n{\text{H}} = 2 \times n{\text{H}_2\text{O}} = 2 \times 0.3 \text{ моль} = 0.6 \text{ моль} ]
Кислород:
Известно, что масса исходного вещества составляет 4,8 г. Находим массу углерода и водорода:
Масса углерода:
[ m_{\text{C}} = 0.15 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 1.8 \text{ г} ]
Масса водорода:
[ m_{\text{H}} = 0.6 \text{ моль} \times 1 \text{ г/моль} = 0.6 \text{ г} ]
Масса кислорода:
[ m_{\text{O}} = 4.8 \text{ г} - (1.8 \text{ г} + 0.6 \text{ г}) = 2.4 \text{ г} ]
Количество молей кислорода:
[ n_{\text{O}} = \frac{2.4 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 0.15 \text{ моль} ]
Шаг 3: Нахождение молекулярной массы органического вещества
Плотность паров вещества по водороду = 16.
Молекулярная масса водорода (H₂) = 2 г/моль.
Молекулярная масса органического вещества:
[ M{\text{вещества}} = 16 \times M{\text{H}_2} = 16 \times 2 \text{ г/моль} = 32 \text{ г/моль} ]
Шаг 4: Определение молекулярной формулы
Соотношение атомов в молекуле:
[ \text{C} : \text{H} : \text{O} = n{\text{C}} : n{\text{H}} : n_{\text{O}} = 0.15 : 0.6 : 0.15 ]
Приводим к целым числам:
[ \text{C} : \text{H} : \text{O} = 1 : 4 : 1 ]
Эмпирическая формула: CH₄O.
Масса эмпирической формулы:
[ M_{\text{CH}_4\text{O}} = 12 + 4 \times 1 + 16 = 32 \text{ г/моль} ]
Так как масса эмпирической формулы совпадает с молекулярной массой, молекулярная формула также будет CH₄O.
Ответ:
Молекулярная формула исследуемого вещества CH₄O.