Для определения молекулярной формулы углеводорода (УВ) с заданными массовыми долями углерода и водорода, а также с известной относительной плотностью его паров по водороду, следуем следующим шагам:
Массовые доли элементов:
- Массовая доля углерода (C) составляет 85,7%.
- Массовая доля водорода (H) составляет 14,3%.
Вывод эмпирической формулы:
Для начала определим количество атомов каждого элемента в 100 г вещества:
- Масса углерода: 85,7 г.
- Масса водорода: 14,3 г.
Затем, разделим эти массы на атомные массы элементов (C = 12 г/моль, H = 1 г/моль):
- Количество молей углерода: ( \frac{85,7 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 7,14 \text{ моль} ).
- Количество молей водорода: ( \frac{14,3 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 14,3 \text{ моль} ).
Теперь найдем отношение числа молей водорода к числу молей углерода:
( \frac{14,3}{7,14} \approx 2 ).
Это говорит о том, что на каждый атом углерода приходится два атома водорода. Эмпирическая формула вещества – ( \text{CH}_2 ).
Определение молекулярной формулы:
Для этого используем относительную плотность паров вещества по водороду. Относительная плотность показывает, во сколько раз молекулярная масса вещества больше молекулярной массы водорода (H₂, молекулярная масса = 2 г/моль).
Согласно заданию, относительная плотность паров вещества по водороду = 28. Это значит, что молекулярная масса вещества:
( M = 2 \times 28 = 56 \text{ г/моль} ).
Теперь сравним эту молекулярную массу с молекулярной массой эмпирической формулы (CH₂):
- Молекулярная масса CH₂ = ( 12 + 2 \times 1 = 14 \text{ г/моль} ).
Определим, сколько раз эмпирическая формула укладывается в молекулярной массе:
( n = \frac{56}{14} = 4 ).
Таким образом, молекулярная формула будет (CH₂)₄, что можно записать как ( \text{C}_4\text{H}_8 ).
Итак, молекулярная формула углеводорода, соответствующая заданным условиям, – ( \text{C}_4\text{H}_8 ).