5*. Сколько атомов водорода содержится в молекуле углеводорода, если для полного сгорания 0,03 моль углеводорода было

Для решения этой задачи, нам нужно сначала определить химическую формулу углеводорода. Углеводороды состоят из атомов углерода и водорода, их соотношение в молекуле можно найти при помощи информации о полном сгорании.

Из условия задачи нам дано, что для полного сгорания 0,03 моль углеводорода было затрачено 4,368 дм3 (н.у.) кислорода.
Обратимся к химическому уравнению реакции полного сгорания углеводорода:

\( C_xH_y + \dfrac{x}{2}O_2 \rightarrow xCO_2 + \dfrac{y}{2}H_2O \)

Из уравнения видно, что каждая молекула углеводорода требует \( \dfrac{x}{2} \) молекул \( O_2 \) для полного сгорания. Мы знаем, что было затрачено 4,368 дм3 (н.у.) \( O_2 \). Для решения задачи нам нужно найти соотношение между объемом потребленного \( O_2 \) и количеством углеводорода.

Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа \( PV = nRT \), где \( P \) - давление газа, \( V \) - его объем, \( n \) - количество вещества газа в молях, \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T \) - температура газа.

Обратимся к нормальным условиям (н.у.), где давление газа равно \( P = 1 \) атмосфера, а температура \( T = 273 \) К. Универсальная газовая постоянная \( R = 0,0821 \) L·атм/(моль·К).

Преобразуем уравнение состояния идеального газа, чтобы решить задачу:

\( V = \dfrac{nRT}{P} \)

\( n \) - количество вещества кислорода, \( V \) - его объем, \( P \) - давление кислорода, \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T \) - температура кислорода.

Подставим известные значения:

\( V = \dfrac{0,03 \cdot 0,0821 \cdot 273}{1} = 0,65466 \) литров кислорода.

Теперь, используя соотношения из уравнения реакции полного сгорания углеводорода, мы можем найти количество молекул углеводорода:

молекулы \( O_2 \) : \( V_O2 = 4,368 \) литров

молекулы углеводорода : \( V_H2 = V_O2 \cdot \dfrac{y}{2} \)

Мы знаем, что углеводород содержит только атомы углерода и водорода. Отношение атомов углерода и водорода в углеводороде равно \( \dfrac{x}{y} \). Возьмем \( x = 1 \) и \( y = 2 \), так как это простейший углеводород.

Теперь можем выразить количество молекул углеводорода:

\( V_H2 = 4,368 \cdot \dfrac{2}{2} = 4,368 \) литров

Теперь нам нужно перевести объем газа в количество молекул. Для этого воспользуемся уравнением объемно-мольной концентрации газа:

\( V = n \cdot V_M \)

\( V \) - объем газа, \( n \) - количество молекул газа, \( V_M \) - молярный объем газа (22,4 литра).

Подставим известные значения:

\( n = \dfrac{V_H2}{V_M} = \dfrac{4,368}{22,4} = 0,195 \) моль

Таким образом, в 0,03 моль углеводорода содержится примерно 0,195 моль атомов водорода. Чтобы найти количество атомов водорода, мы умножаем количество молей на число Авогадро (6,022 x 10^23):

количество атомов водорода = 0,195 моль x (6,022 x 10^23 атома/моль) = 1,1739 x 10^23 атома водорода

Таким образом, в молекуле углеводорода содержится примерно 1,1739 x 10^23 атома водорода.