Выявление истинной формулы реально существующего вещества


Задача 74
При сгорании некоторого углеводорода образовалось 80,64 л углекислого газа (СО2)(н.у.) и расходовалось 107,52 л (н.у.) газообразного кислорода. Определите молекулярную формулу сгоревшего углеводорода, если его молярная масса совпадает с молярной массой простейшей формулы.
Дано: объем углекислого газа (н.у.): V(СО2) = 80,64 л;
объем кислорода (н.у.): V(О2) — 107,52 л;
молярная масса исходного углеводорода совпадает с молярной массой простейшей формулы.
Найти: молекулярную формулу углеводорода.
Решение:

Шаг 1. В состав углеводорода входит только углерод и водород. Обозначим формулу как СхНу.

Шаг 2. Запишем схему реакции горения:

СхНу + О2 →СО2 + Н2О

Шаг 3. Определим соотношение количеств веществ элементов в углеводороде.

1. Определение количества вещества углерода.

Согласно схеме реакции весь углерод, содержавшийся в СхНу, переходит в СО2. Следовательно, для определения количества углерода в СхНу будет достаточно узнать его количество в СО2.

Используем алгоритм:

истинная формула

n(С) = n(СО2) = 3,6 моль (по индексам в записи формулы СО2).

2. Определение количества вещества водорода.

Количество водорода можно найти разными способами, но все они предполагают определение количества кислорода в образовавшейся воде. Мы выбираем следующий алгоритм:

истинная формула

истинная формула

Запишем соотношение количеств веществ в искомом углеводороде: n(С) : nН) = 3,6 : 4,8

Шаг 4. Определяем простейшую формулу СхНу.

N(С) : N(H)) = 3,6 : 4,8

Выбираем наименьшее значение (в данном случае 3,6) и делим на него оба числа:

истинная формула

Значения вновь получились не целые. Пробуем их умножать на целые числа от 2 до 5. Видим, что при умножении на 3 получается набор наименьших целых чисел:

N(С) : N(Н) = 3 : 4

Это дает возможность записать простейшую формулу: С3Н4.

Шаг 5. Выявление истинной формулы.

Вещество с формулой С3Н4 реально существует. Простейшая формула совпадает с истинной формулой, так как молярные массы совпадают.

Ответ: С3Н4.