Плотность паров углеводорода равна 1,34 г на литр нормальные условия массовая доля углерода 80% Определите...

Для нахождения молекулярной формулы (МФ) углеводорода, зная плотность его паров и массовую долю углерода, можно воспользоваться следующими шагами:

1. Определение молекулярной массы (M) углеводорода по плотности паров. Плотность паров углеводорода в нормальных условиях (при 0 °C и 1 атм) равна 1,34 г/л. Плотность газов в нормальных условиях можно связать с их молекулярной массой по формуле:

   [ d = \frac{M}{22,4} ]

   где (d) — плотность газов (г/л), (M) — молекулярная масса (г/моль), а 22,4 — молярный объем газа (л/моль) при нормальных условиях.

   Подставим значение плотности:

   [ 1,34 = \frac{M}{22,4} ]

   Решим это уравнение для (M):

   [ M = 1,34 \times 22,4 \approx 30 г/моль ]

2. Расчет массовой доли элементов. Дано, что массовая доля углерода (C) составляет 80%. Это означает, что в 100 г вещества содержится 80 г углерода и 20 г водорода (H).

3. Определение количества молей каждого элемента:

   • Молярная масса углерода (M_C = 12 \, \text{г/моль})
   • Молярная масса водорода (M_H = 1 \, \text{г/моль})

   Количество молей углерода:

   [ n_C = \frac{80 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} \approx 6,67 \, \text{моль} ]

   Количество молей водорода:

   [ n_H = \frac{20 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 20 \, \text{моль} ]

4. Определение соотношения атомов. Для нахождения самого простого соотношения, делим количество молей каждого элемента на наименьшее количество молей:

   • Для углерода:

   [ \frac{6,67}{6,67} = 1 ]

   • Для водорода:

   [ \frac{20}{6,67} \approx 3 ]

   Таким образом, отношение атомов углерода и водорода составляет 1:3.

5. Формула. Теперь можно записать эмпирическую формулу углеводорода: (CH_3).

6. Определение молекулярной формулы. Теперь, зная молекулярную массу (30 г/моль) и эмпирическую формулу (CH₃), мы можем вычислить молекулярную формулу. Молярная масса эмпирической формулы (CH_3):

   [ M_{CH_3} = 12 + 3 \times 1 = 15 \, \text{г/моль} ]

   Теперь находим, сколько раз эмпирическая формула помещается в молекулярной:

   [ n = \frac{M}{M_{CH_3}} = \frac{30}{15} = 2 ]

7. Молекулярная формула. Умножив эмпирическую формулу на 2, получаем:

   [ C_2H_6 ]

Таким образом, молекулярная формула углеводорода — это (C_2H_6), что соответствует этану.

Чтобы определить молекулярную формулу (МФ) углеводорода, будем действовать поэтапно.

Дано:

1. Плотность паров вещества: ( \rho = 1,34 \, \text{г/л} ).
2. Нормальные условия: ( T = 273 \, \text{K}, \, P = 1 \, \text{атм} ).
3. Массовая доля углерода: ( w_C = 80\% = 0,8 ).
4. Найти молекулярную формулу углеводорода (( \text{C}_x\text{H}_y )).

1. Определение молярной массы углеводорода (( M )):

Из уравнения идеального газа: [ \rho = \frac{M}{V_m}, ] где:

• ( \rho = 1,34 \, \text{г/л} ) — плотность паров,
• ( V_m = 22,4 \, \text{л/моль} ) — молярный объем газа при нормальных условиях,
• ( M ) — молярная масса вещества.

Выразим молярную массу: [ M = \rho \cdot V_m. ]

Подставим значения: [ M = 1,34 \, \text{г/л} \cdot 22,4 \, \text{л/моль} = 30,016 \, \text{г/моль}. ]

Округлим с учетом точности данных: [ M \approx 30 \, \text{г/моль}. ]

2. Определение состава вещества:

Углеводород содержит только углерод (( \text{C} )) и водород (( \text{H} )).

Массовая доля углерода ( w_C = 0,8 ), тогда массовая доля водорода: [ w_H = 1 - w_C = 1 - 0,8 = 0,2. ]

3. Отношение масс углерода и водорода:

Масса углерода в молекуле: [ m_C = w_C \cdot M = 0,8 \cdot 30 = 24 \, \text{г}. ]

Масса водорода в молекуле: [ m_H = w_H \cdot M = 0,2 \cdot 30 = 6 \, \text{г}. ]

4. Отношение количества атомов углерода и водорода:

Количество молей углерода: [ n_C = \frac{m_C}{M_C} = \frac{24}{12} = 2, ] где ( M_C = 12 \, \text{г/моль} ) — молярная масса углерода.

Количество молей водорода: [ n_H = \frac{m_H}{M_H} = \frac{6}{1} = 6, ] где ( M_H = 1 \, \text{г/моль} ) — молярная масса водорода.

Отношение количества атомов: [ \frac{n_C}{n_H} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}. ]

То есть углеводород имеет эмпирическую формулу: [ \text{CH}_3. ]

5. Проверка молекулярной формулы:

Молекулярная масса углеводорода ( M \approx 30 \, \text{г/моль} ). Проверим соответствие эмпирической формулы: [ M_{\text{CH}_3} = 12 \cdot 1 + 1 \cdot 3 = 15 \, \text{г/моль}. ]

Чтобы получить молекулярную формулу, найдём отношение молекулярной массы к массе эмпирической формулы: [ n = \frac{M}{M_{\text{CH}_3}} = \frac{30}{15} = 2. ]

Следовательно, молекулярная формула: [ \text{C}_2\text{H}_6. ]

Ответ:

Молекулярная формула углеводорода — ( \text{C}_2\text{H}_6 ) (этан).