Продукты, полученные при сгорании углеводорода массой 31,8 г в избытке кислорода, пропустили через избыток...

Для начала определим, что углеводород сгорел до углекислого газа CO2 и воды H2O в избытке кислорода. Уравнение реакции сгорания будет выглядеть следующим образом:

CnHm + (n + m/4)O2 -> nCO2 + m/2H2O

Так как масса углеводорода равна 31,8 г, то предположим, что его молекулярная масса равна 30 g/mol (это просто предположение для удобства расчетов).

Теперь мы можем составить уравнение реакции с известковой водой Ca(OH)2:

Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O

Масса образовавшегося осадка CaCO3 равна 240 г, что равно массе продуктов сгорания углеводорода, следовательно, весь углеводород сгорел.

Теперь рассмотрим реакцию с оксидом фосфора (V):

P4O10 + 6CnHm -> 10CO2 + 5H2O + P4

Масса углеводорода увеличилась на 27 г, следовательно, в результате реакции получилось 27/30 = 0,9 моль углеводорода.

Теперь найдем молекулярную массу углеводорода:

M = m/n = 31,8 г / 0,9 моль = 35,3 г/моль

Таким образом, молекулярная формула углеводорода будет C2H6 (этан).

C5H10

Чтобы определить молекулярную формулу углеводорода, начнем с данных, предоставленных в задаче.

1. Плотность паров углеводорода по водороду.
   Дана плотность паров углеводорода по водороду, равная 53. Плотность по водороду определяется как отношение молекулярной массы углеводорода к молекулярной массе водорода ((H_2)), которая равна 2.
   [ \frac{M}{2} = 53 ] [ M = 53 \times 2 = 106 ] Таким образом, молекулярная масса углеводорода составляет 106 г/моль.

2. Состав и свойства углеводорода.
   Углеводород не обесцвечивает бромную воду, что указывает на отсутствие кратных связей (алкены или алкины). Следовательно, это может быть алкан.

3. Сгорание углеводорода.
   Углеводород, масса которого 31,8 г, сгорел в избытке кислорода. При сгорании углеводорода ((C_xH_y)) образуются (CO_2) и (H_2O).

   • Известковая вода и осадок.
     Продукты сгорания пропустили через избыток известковой воды, и масса образовавшегося осадка (карбонат кальция, (CaCO_3)) составила 240 г. Из этого следует, что масса углекислого газа ((CO_2)) из расчета на 240 г осадка равна: [ \text{Молярная масса } CaCO_3 = 100 \, \text{г/моль} ] [ \text{Моль } CO_2 = \frac{240}{100} = 2,4 \, \text{моль} ] [ \text{Масса } CO_2 = 2,4 \times 44 = 105,6 \, \text{г} ]

   • Оксид фосфора (V) и масса воды.
     Продукты сгорания пропустили через трубку с оксидом фосфора (V), и масса увеличилась на 27 г. Это соответствует массе воды в продуктах сгорания: [ \text{Масса } H_2O = 27 \, \text{г} ] [ \text{Число молей } H_2O = \frac{27}{18} = 1,5 \, \text{моль} ]

4. Определение эмпирической формулы.
   Нам даны массы (CO_2) и (H_2O), соответственно мы можем найти количество углерода и водорода:

   • Углерод: [ \text{Моль } C = 2,4 \, \text{моль} ] [ \text{Масса } C = 2,4 \times 12 = 28,8 \, \text{г} ]
   • Водород: [ \text{Моль } H = 1,5 \times 2 = 3 \, \text{моль} ] [ \text{Масса } H = 3 \times 1 = 3 \, \text{г} ]

   Общая масса углеводорода = масса углерода + масса водорода = 28,8 г + 3 г = 31,8 г, что соответствует данным задачи.

5. Эмпирическая и молекулярная формула.
   Находим эмпирическую формулу. Мольное соотношение (C:H = 2,4 : 3 = 4:5). Следовательно, эмпирическая формула - (C_4H_5).

   Молярная масса эмпирической формулы (C_4H_5) = (4 \times 12 + 5 \times 1 = 53). Это в 2 раза меньше молекулярной массы (106), следовательно молекулярная формула - (C8H{10}).

Таким образом, молекулярная формула углеводорода: (C8H{10}). Это может быть, например, этилбензол или какой-либо другой изомер ксилола.