Какую молекулярную формулу имеет органическое вещество, если при его сгорании массой 29 г образуется углекислый

Тема урока: Молекулярная формула органического вещества

Разъяснение:
Для решения данной задачи, нам потребуется использовать знания о массе и объеме продуктов сгорания органического вещества, а также информацию о плотности паров этого вещества.

Перед началом решения задачи, необходимо определить количество вещества каждого продукта сгорания. Масса углекислого газа равна 29 г, а его объем при нормальных условиях составляет 33,6 л. Помним, что один моль любого газа занимает при нормальных условиях объем 22,4 л. Отсюда можем сделать вывод, что количество вещества углекислого газа равно отношению его объема к молярному объему:

n(СО2) = V(СО2) / Vm,
где
n(СО2) - количество вещества углекислого газа,
V(СО2) - объем углекислого газа,
Vm - молярный объем, равный 22,4 л/моль.

Таким образом,
n(СО2) = 33,6 л / 22,4 л/моль = 1,5 моль.

Аналогично, для рассчета количества воды воспользуемся формулой:
n(H2O) = m(H2O) / M(H2O),
где
n(H2O) - количество вещества воды,
m(H2O) - масса воды (27 г),
M(H2O) - молярная масса воды.

Молярная масса воды равна 18 г/моль, тогда
n(H2O) = 27 г / 18 г/моль = 1,5 моль.

И, наконец, с учетом информации из задачи, что пары этого вещества в два раза тяжелее воздуха,
можем заключить, что масса органического вещества (n) равна массе воды (m(H2O)).

Итак, масса органического вещества равна 27 г.

Теперь, чтобы определить молекулярную формулу органического вещества, необходимо найти его молярную массу и количество атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле. Зная, что масса органического вещества равна 27 г и количество вещества равно 1,5 моль, мы можем рассчитать молярную массу органического вещества:

M(орг.в-ва) = m(орг.в-ва) / n(орг.в-ва),
где
M(орг.в-ва) - молярная масса органического вещества,
m(орг.в-ва) - масса органического вещества,
n(орг.в-ва) - количество вещества органического вещества.

Таким образом,
M(орг.в-ва) = 27 г / 1,5 моль = 18 г/моль.

Для дальнейшего анализа молекулярной формулы органического вещества, нам пригодится информацию о количестве атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле. Используя законы масс и учет информации о составе молекулы, мы можем прийти к следующей формуле:

C(H2O)m(орг.в-ва)H(2(CO2)).
где
m(орг.в-ва) - количество атомов углерода в молекуле органического вещества,
2(CO2) - количество атомов углерода в двух молекулах углекислого газа,
H2O - количество атомов водорода и кислорода в молекуле воды.

Теперь определим значение переменной m(орг.в-ва). Масса углекислого газа равна массе двух молекул углекислого газа. Масса одной молекулы углекислого газа равна массе одной молекулы углерода (12 г/моль) плюс массе двух молекул кислорода (32 г/моль):

m(орг.в-ва) = 2(масса углерода) + 2(масса кислорода),
где
масса углерода = 12 г/моль,
масса кислорода = 16 г/моль.

Таким образом,
m(орг.в-ва) = 2(12 г/моль) + 2(16 г/моль) = 56 г/моль.

Итак, молекулярная формула органического вещества будет иметь вид:

C4H10.

Также, поскольку дано, что органическое вещество имеет изомеры, то можем предложить следующие структурные формулы всех изомеров этого вещества:

1. Н-пропан. Группы CH3 могут находиться в разных положениях и придерживаться определенной последовательности.
2. Изо-пропан. Группы CH3 находятся по обе стороны от центрального атома углерода.
3. Н-бутан. Группы CH3 находятся по обе стороны от центрального атома углерода, но не прилегают к одному атому углерода.
4. Изо-бутан. Группы CH3 расположены на одной боковой цепи.

Пример:
Определите молекулярную формулу органического вещества, если при его сгорании массой 29 г образуется углекислый газ объемом 33,6 л (н.у.) и 27 г воды.

Совет:
Для решения подобных задач важно хорошо знать связи между массой, объемом, количеством вещества и молярной массой. Также полезно иметь представление о плотности паров и плотности воздуха, чтобы понять информацию о том, что пары данного вещества в два раза тяжелее воздуха.

Задача на проверку:
Определите молекулярную формулу органического вещества, если при его сгорании массой 43 г образуется углекислый газ объемом 50 л (н.у.) и 54 г воды. Кроме того, пары этого вещества в три раза тяжелее воздуха.