Какую формулу углеводорода можно определить, если при его сгорании образуется 8,96 л углекислого газа (нормальные

Чтобы определить формулу углеводорода, необходимо воспользоваться знаниями о составе и реакции сгорания углеводородов. Давайте решим первую задачу.

1. Для начала определим количество вещества углекислого газа (CO2), образующегося при сгорании углеводорода. Воспользуемся уравнением реакции сгорания углеводорода:

\[C_nH_m + (n + \frac{m}{4})O_2 \rightarrow nCO2 + \frac{m}{2}H2O\]

Из уравнения видно, что каждый мол углеводорода превращается в \(n\) молекул CO2. Значит, количество вещества CO2 будет равно количеству вещества углеводорода.

По уравнению исходя из образуемого CO2 известно, что 1 мол углеводорода превращается в 1 мол CO2. Таким образом, количество вещества углеводорода будет равно количеству вещества CO2 и выражается по формуле:

\[n = \frac{V_{CO2}}{V_{molar}}\]

Где \(V_{CO2}\) - объем углекислого газа (в литрах), \(V_{molar}\) - молярный объем (объем 1 моля газа при нормальных условиях, примерно равен 22,4 л/моль).

В задаче сказано, что при сгорании образуется 8,96 л CO2, поэтому:

\[n = \frac{8,96}{22,4} = 0,4 \, \text{моль}\]

2. Теперь определим количество воды (H2O), образующейся при сгорании углеводорода. Из уравнения реакции видно, что каждый мол углеводорода превращается в \(\frac{m}{2}\) молекул H2O.

Значит, количество вещества H2O будет равно \(\frac{m}{2}\) раза количеству вещества углеводорода. Поэтому, чтобы найти \(m\), нужно умножить количество вещества углеводорода на 2:

\[m = 2 \cdot n = 2 \cdot 0,4 = 0,8 \, \text{моль}\]

3. Теперь вычислим молярные массы углеводорода и массу углерода в 1 моле углеводорода.

Молярная масса углеводорода (CнHм) равна сумме масс атомов углерода и водорода. Атомный массовый числа углерода (С) и водорода (H) равны, соответственно, 12 и 1. Значит, молярная масса углеводорода вычисляется по формуле:

\[M_{C_nH_m} = n \cdot M_C + m \cdot M_H\]

Где \(M_C\) и \(M_H\) - атомные массы углерода и водорода.

Подставим значения:

\[M_{C_nH_m} = 0,4 \cdot 12 + 0,8 \cdot 1 = 4,8 + 0,8 = 5,6 \, \text{г/моль}\]

Теперь определим массовую долю углерода в углеводороде. Она равна отношению массы углерода в 1 моле углеводорода к молярной массе углеводорода:

\[X_{C} = \frac{n \cdot M_C}{M_{C_nH_m}}\]

Подставим значения:

\[X_{C} = \frac{0,4 \cdot 12}{5,6} = \frac{4,8}{5,6} \approx 0,8571\]

4. Итак, у нас есть два условия на формулу углеводорода:

- Плотность по воздуху равна 2.
- Массовая доля углерода равна 0,8571.

Плотность углеводорода (р) определяется по формуле:

\[p = \frac{M_{C_nH_m}}{V_{molar}}\]

Подставим известные значения:

\[2 = \frac{5,6}{22,4} \cdot V_{molar}\]
\[V_{molar} = \frac{5,6}{22,4} \cdot 2 = 0,5 \, \text{г/л}\]

Теперь найдем мольную массу углеводорода (M) по формуле плотности:

\[M = p \cdot V_{molar} = 0,5 \cdot 22,4 = 11,2 \, \text{г/л}\]

Массовая доля углерода в углеводороде известна и равна 0,8571.

5. На данном этапе нам необходимо выбрать формулу углеводорода, удовлетворяющую данным на основании исходных условий.

Массовая доля углерода в углеводороде известна равной 0,8571. Подсчитаем, какое количество углерода содержится в 1 моле углеводорода:

\[M_C = X_C \cdot M_{C_nH_m}\]
\[M_C = 0,8571 \cdot 5,6 \approx 4,8 \, \text{г/моль}\]

Молярная масса углерода равна 12 г/моль. Разделим массу углерода на его молярную массу, чтобы вычислить количество молей углерода:

\[n_C = \frac{M_C}{M_C} = \frac{4,8}{12} = 0,4 \, \text{моль}\]

Таким образом, формула углеводорода будет иметь следующий вид: \(C_{0,4}H_m\).

Чтобы определить значение \(m\), мы можем воспользоваться плотностью углеводорода, которая равна 0,7143 г/л. Объем 1 моля газа при нормальных условиях (V_molar) также равен 22,4 л/моль.

Молярная масса углеводорода (M) может быть найдена, используя плотность и объем:
\[M = p \cdot V_{molar} = 0,7143 \cdot 22,4 = 15,996 \, \text{г/л}\]

Теперь, используя \(M\) и \(n_C\), мы можем найти \(m\):
\[M = n_C \cdot M_C + m \cdot M_H\]
\[15,996 = 0,4 \cdot 12 + m \cdot 1\]
\[15,996 - 0,4 \cdot 12 = m\]
\[15,996 - 4,8 = m\]
\[m = 11,196 \, \text{г/моль}\]

Таким образом, формула углеводорода будет \(C_{0,4}H_{11,196}\).

Полученные ответы - это формулы углеводорода, которые удовлетворяют заданным условиям сгорания и плотности.