Яка формула карбонової кислоти, якщо її масові частки Карбону, Гідрогену та Оксигену відповідно становлять 40%, 6,66%

Для розв"язання цієї задачі ми можемо скористатися хімічним рівнянням реакції спалювання метану, яке дасть нам відносну молекулярну масу карбонової кислоти.

Спочатку, з"ясуємо відносні масові відсотки карбону (C), гідрогену (H) та кисню (O) в карбоновій кислоті. За умовою задачі:

Масова частка C = 40%
Масова частка H = 6,66%
Масова частка O = 53,33%

Далі, вважаємо, що ми маємо 100 грамів карбонової кислоти, тому можемо перевести масові частки в грами:

Маса C = 40% * 100 г = 40 г
Маса H = 6,66% * 100 г = 6,66 г
Маса O = 53,33% * 100 г = 53,33 г

Тепер, знаючи маси кожного елемента, можемо обчислити кількість молей кожного з них. Для цього використовуємо молярні маси елементів:

M(C) = 12 г/моль
M(H) = 1 г/моль
M(O) = 16 г/моль

Кількість моль C = Маса C / M(C) = 40 г / 12 г/моль ≈ 3,33 моль
Кількість моль H = Маса H / M(H) = 6,66 г / 1 г/моль ≈ 6,66 моль
Кількість моль O = Маса O / M(O) = 53,33 г / 16 г/моль ≈ 3,333 моль

Потім, складаємо хімічну формулу карбонової кислоти, використовуючи ці кількості молей елементів. Припустимо, що формула карбонової кислоти має загальну структуру CₓHᵧOᵨ.

Отримуємо:
Cₓ = 3,33
Hᵧ = 6,66
Oᵨ = 3,333

На даний момент ми не знаємо точних значень показників (x, y, z) в типовій формулі карбонової кислоти, тому використаємо розрахунок відносних відношень.

Враховуючи, що масова частка оксигену в карбоновій кислоті дорівнює 53,33%, можемо припустити, що відносне співвідношення між киснем та вуглецем у формулі буде 1:2. Тобто x = 1, y = 2.

Тепер знаходимо відношення гідрогену до карбону відносно метану, використовуючи дані щодо відносної густини парів карбонової кислоти до метану. Якщо густина парів цієї кислоти становить 3,75 разів густину метану, то між ними існує таке саме відношення числа молекул. Враховуючи, що вуглець в формулі карбонової кислоти в 2 рази більше, ніж в метані, і припустивши, що густини молекул мають пряму пропорцію до їх мас, можемо записати:

\(\frac{{\text{{густина парів карбонової кислоти}}}}{{\text{{густина парів метану}}}} = \frac{{\text{{кількість молекул карбону у формулі карбонової кислоти}}}}{{\text{{кількість молекул водню у формулі карбонової кислоти}}}}\)

Замінюємо величини і отримуємо:

3,75 = \(\frac{{3,33}}{{6,66}}\)

1 = \(\frac{{3,33}}{{6,66}}\)

Із цього рівняння ми отримуємо \(y = 2\cdot x = 2\cdot 1 = 2\), тобто y=2.

Таким чином, формула карбонової кислоти буде СH₂O₂.