Для решения задачи нам нужно провести следующие шаги:
- Определить, сколько молей углекислого газа (CO2) и воды (H2O) образовалось при сжигании.
- По количеству молей CO2 и H2O определить состав органического вещества.
- Используя относительную плотность паров по воздуху, вычислить молекулярную массу органического вещества.
- На основе полученных данных определить молекулярную формулу вещества.
Шаг 1: Определение молей газов.
Молярная масса CO2 = 44 г/моль
Молярная масса H2O = 18 г/моль
Моли CO2 = 13.2 г / 44 г/моль = 0.3 моль
Моли H2O = 7.2 г / 18 г/моль = 0.4 моль
Шаг 2: Определение состава вещества.
Каждый моль CO2 содержит 1 моль атомов углерода (C), следовательно, в веществе было 0.3 моль C.
Каждый моль H2O содержит 2 моль атомов водорода (H), следовательно, в веществе было 0.4 моль * 2 = 0.8 моль H.
Шаг 3: Вычисление молекулярной массы.
Относительная плотность паров по воздуху дана как 2.069.
Молярная масса воздуха примерно равна 29 г/моль.
Молярная масса органического вещества = 2.069 * 29 г/моль = 59.99 г/моль, округлим до 60 г/моль.
Шаг 4: Определение молекулярной формулы.
Найдем соотношение атомов C и H в молекуле. Для этого предположим, что в молекуле содержится x моль C и y моль H.
Имеем:
- Масса C: x * 12 г/моль
- Масса H: y * 1 г/моль
- Общая масса = 60 г/моль
Также известно, что в веществе 0.3 моль C и 0.8 моль H. Попробуем найти простейшую молекулярную формулу:
x : y = 0.3 : 0.8 = 3 : 8
Подставим в формулу для массы:
12x + y = 60
Подставляя x = 3k и y = 8k, где k – коэффициент пропорциональности, получим:
12 * 3k + 8k = 60
36k + 8k = 60
44k = 60
k = 60 / 44 = 1.36
Таким образом, x = 3 1.36 ≈ 4 (округлим до целого, так как масса близка к 60)
y = 8 1.36 ≈ 11 (округлим до целого)
Молекулярная формула вещества C4H11, что соответствует бутану или его изомерам (например, изобутану). Полученная молекулярная масса (4 * 12 + 11 = 59) соответствует расчетной массе 60 г/моль.