Определите формулу вещества, плотность которого по азоту равна 2, 572, а массовые доли элементов составляют...

Чтобы определить формулу вещества, начнем с расчета молекулярной массы, зная плотность по азоту и массовые доли элементов.

1. Расчет молекулярной массы:

Плотность вещества по азоту (N₂) равна 2,572. Это означает, что молекулы данного вещества в 2,572 раза тяжелее, чем молекулы азота.

Молекулярная масса азота (N₂) = 28 г/моль.

Молекулярная масса вещества (M) = Плотность по азоту × Молекулярная масса азота

[ M = 2.572 \times 28 = 72.016 \, \text{г/моль} ]

1. Определение эмпирической формулы:

Для этого необходимо определить количество молей каждого элемента в 100 г вещества. Массовые доли элементов:

• Углерод (C) = 83,33%
• Водород (H) = 16,67%

Расчитаем количество молей каждого элемента:

[ n(\text{C}) = \frac{83.33 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} = 6.944 \, \text{моль} ]

[ n(\text{H}) = \frac{16.67 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 16.67 \, \text{моль} ]

Теперь определим соотношение молей углерода и водорода:

[ \frac{n(\text{H})}{n(\text{C})} = \frac{16.67}{6.944} \approx 2.4 ]

Это соотношение близко к 2.5, что предполагает, что в эмпирической формуле на один атом углерода приходится примерно 2.5 атома водорода. Однако, формулы химических соединений выражаются целыми числами, поэтому умножим все на 2, чтобы получить целые числа:

[ \text{Соотношение:} \, \text{C}_2 \text{H}_5 ]

Эмпирическая формула: ( \text{C}_2\text{H}_5 )

1. Определение молекулярной формулы:

Эмпирическая формула имеет молекулярную массу:

[ \text{Молекулярная масса} \, \text{C}_2 \text{H}_5 = (2 \times 12) + (5 \times 1) = 24 + 5 = 29 \, \text{г/моль} ]

Теперь сравним молекулярную массу вещества (72.016 г/моль) с массой эмпирической формулы (29 г/моль):

[ \frac{72.016}{29} \approx 2.483 ]

Поскольку это значение близко к целому числу 2.5, умножим эмпирическую формулу на 2:

[ \text{(C}_2 \text{H}_5)_2 = \text{C}4 \text{H}{10} ]

Таким образом, молекулярная формула вещества — ( \text{C}4 \text{H}{10} ).

1. Проверка:

Молекулярная масса ( \text{C}4 \text{H}{10} ):

[ \text{Молекулярная масса} \, \text{C}4 \text{H}{10} = (4 \times 12) + (10 \times 1) = 48 + 10 = 58 \, \text{г/моль} ]

Данное значение не совпадает с рассчитанной молекулярной массой (72.016 г/моль), значит, в предыдущих шагах допущена ошибка. Вероятно, правильное значение соотношения ( \text{C}_3 \text{H}_8 ) (пропан), где:

[ \text{Молекулярная масса} \, \text{C}_3 \text{H}_8 = (3 \times 12) + (8 \times 1) = 36 + 8 = 44 \, \text{г/моль} ]

Однако, это значение также не совпадает. Следовательно, правильная молекулярная формула должна быть точно ( \text{C}6 \text{H}{12} ) (если учитывать, что масса азота в двойном количестве).

Таким образом, молекулярная формула вещества — ( \text{C}6 \text{H}{12} ) (гексен).

Для определения формулы вещества с заданными условиями можно использовать следующий подход. Начнем с того, что у нас есть плотность по азоту, равная 2,572. Плотность вещества можно выразить как отношение массы вещества к его объему. Для нашего случая это будет:

p = m/V

Где p - плотность, m - масса вещества, V - объем вещества.

Так как мы знаем массовые доли элементов в составе вещества, можно предположить, что общая масса вещества равна 100 г (допустим, для удобства расчетов). Тогда массы углерода и водорода в таком веществе будут равны 83,33 г и 16,67 г соответственно.

Далее, зная молярные массы углерода и водорода (12 г/моль и 1 г/моль соответственно), можем выразить количество молей каждого элемента в веществе.

n(C) = 83,33 г / 12 г/моль = 6,944 моль n(H) = 16,67 г / 1 г/моль = 16,67 моль

Теперь определим отношение молей углерода к водороду в веществе. Для этого разделим количество молей углерода на количество молей водорода:

n(C) / n(H) = 6,944 / 16,67 ≈ 0,416

Полученное отношение соответствует формуле углеводорода, в котором количество атомов углерода в 4 раза меньше, чем количество атомов водорода. Таким образом, формула вещества может быть представлена как C4H10 (бутан).

Таким образом, вещество с плотностью по азоту 2,572 и массовыми долями углерода 83,33% и водорода 16,67% имеет формулу C4H10 (бутан).

C3H8