Как определить химическую формулу ацетона, если вещество содержит 9 г углерода, 1.5 г водорода и 4 г кислорода?

Конечно! Определение химической формулы ацетона на основе данных о содержании углерода, водорода и кислорода вещества предполагает использование принципов стехиометрии.

Начнем с того, что известно: вещество содержит 9 г углерода, 1.5 г водорода и 4 г кислорода. Наша задача - определить конкретные пропорции этих элементов в молекуле ацетона.

1. Предположим, что в молекуле ацетона имеется \(x\) моль углерода, \(y\) моль водорода и \(z\) моль кислорода.

2. Зная молярные массы элементов, мы можем вычислить массу каждого элемента вещества:

Масса углерода: \(12.01 \, \text{г/моль} \times x \, \text{моль} = 12.01x \, \text{г}\)

Масса водорода: \(1.01 \, \text{г/моль} \times y \, \text{моль} = 1.01y \, \text{г}\)

Масса кислорода: \(16.00 \, \text{г/моль} \times z \, \text{моль} = 16.00z \, \text{г}\)

3. Используя данные из условия задачи, мы можем составить следующие уравнения:

\[\begin{cases} 12.01x = 9 \, \text{г} \\ 1.01y = 1.5 \, \text{г} \\ 16.00z = 4 \, \text{г} \end{cases}\]

Решаем это систему уравнений:

\[\begin{cases} x = \frac{9}{12.01} \approx 0.749 \, \text{моль} \\ y = \frac{1.5}{1.01} \approx 1.485 \, \text{моль} \\ z = \frac{4}{16.00} = 0.25 \, \text{моль} \end{cases}\]

4. Таким образом, мы получили мольные пропорции углерода, водорода и кислорода в молекуле ацетона. Для того чтобы записать химическую формулу, нужно привести эти пропорции к наименьшим целым числам.

Делим все полученные значения на наименьшее из них - 0.25:

\[\begin{cases} x = \frac{0.749}{0.25} \approx 2.996 \approx 3 \\ y = \frac{1.485}{0.25} \approx 5.94 \approx 6 \\ z = \frac{0.25}{0.25} = 1 \end{cases}\]

5. Получили мольные пропорции, близкие к целым числам: 3 моля углерода, 6 молей водорода и 1 моль кислорода. Исходя из этого, можем записать химическую формулу ацетона - C3H6O.

Таким образом, химическая формула ацетона, определенная на основе данных о содержании углерода, водорода и кислорода вещества, равна С3Н6О.