Какова формула углеводорода с массовой долей углерода 87,5% и относительной плотностью 3,31 по сравнению с воздухом?

Чтобы найти формулу углеводорода с заданной массовой долей углерода и относительной плотностью, мы должны использовать химическую формулу и заполнить ее значениями, с учетом указанных параметров.

Шаг 1: Определите количество атомов углерода и водорода в углеводороде.
Поскольку углеводород состоит только из углерода (С) и водорода (Н), мы можем предположить, что его формула будет иметь вид СₓНᵤ, где х - количество атомов углерода, а у - количество атомов водорода.

Шаг 2: Определите молярную массу углеводорода.
Молярная масса углеводорода будет равна сумме масс углерода и водорода в молекуле. Она может быть вычислена, зная атомные массы углерода и водорода.

Атомная масса углерода (С) = 12,01 г/моль
Атомная масса водорода (H) = 1,008 г/моль

Шаг 3: Рассчитайте отношение массы углерода к общей массе углеводорода.
Поскольку массовая доля углерода равна 87,5%, масса углерода будет составлять 87,5% от общей массы углеводорода. Обозначим ее как m(C). Тогда масса водорода составит 100% - 87,5% = 12,5% от общей массы углеводорода. Обозначим ее как m(H).

Шаг 4: Рассмотрим отношение массы углерода к массе водорода в углеводороде.
Относительная плотность углеводорода по сравнению с воздухом равна 3,31. Она определяется отношением массы углеводорода к массе такого же объема воздуха. Так как мы знаем отношение массы углерода к общей массе углеводорода (м(C)/(m(C)+m(H))), то можем установить соотношение:

3,31 = (m(C)/(m(C)+m(H))) / (m(С) + m(H)) / 28,97,

где 28,97 - молярная масса воздуха.

Шаг 5: Решите уравнение методом подстановки и найдите значения х и у.
Раскрывая скобки, получим уравнение:

3,31 * (m(C) + m(H)) * 28,97 = m(C) / 12,01 + m(H) / 1,008

Подставим значение m(C) и m(H) из шага 3 и решим уравнение относительно х и у.

После решения этого уравнения мы получаем значения х = 8 и у = 18.
Значит, формула углеводорода с массовой долей углерода 87,5% и относительной плотностью 3,31 по сравнению с воздухом будет C₈H₁₈.