Условие: при сгорании 0,9 г вещества выделилось 0,896 л CO₂; 1,26 г H₂O и 0,224 л N₂. Плотность по азоту = 1,607. Определить формулу.
Дано:
m (CxHyNz) = 0,9 г;
V (CO₂) = 0,896 л;
m (H₂O) = 1,26 г;
V (N₂) = 0,224 л;
D (по N₂) = 1,607.
Найти:
x, y, z (формулу) — ?
1. Найдём количества веществ углекислого газа, воды и азота. По формулам:
‣ n = V ÷ Vm; где: n - количество вещества (моль), V - объём (л), Vm - молярный объём газов, постоянная величина, равная 22,4 л/моль при н.у.
‣ n = m ÷ M; где: n - количество вещества (моль), m - масса (г), M - молярная масса, значения берутся из таблицы Менделеева (г/моль).
n (CO₂) = V ÷ Vm = 0,896 л ÷ 22,4 л/моль = 0,04 (моль).
n (H₂O) = m ÷ M = 1,26 г ÷ 18 г/моль = 0,07 (моль).
n (N₂) = V ÷ Vm = 0,224 л ÷ 22,4 л/моль = 0,01 (моль).
2. Теперь нужно вычислить количество вещества каждого элемента в неизвестном соединении. Решаем далее по данному правилу:
n (C в CxHyNz) = n (CO₂) ⇒ 0,04 (моль).
n (H в CxHyNz) = 2n (H₂O) ⇒ 0,14 (моль).
n (N в CxHyNz) = 2n (N₂) ⇒ 0,02 (моль).
Водород и азот умножили на 2, так как в формуле воды и молекуле азота по 2 атома водорода / азота.
3. Так как количество вещества каждого элемента неизвестного соединения найдено, мы по вышенаписанной формуле (выражаем m) можем найти массу каждого элемента.
m (C в CxHyNz) = n · M= 0,04 моль · 12 г/моль = 0,48 (г).
m (H в CxHyNz) = n · M = 0,14 моль · 1 г/моль = 0,14 (г).
m (N в CxHyNz) = n · M = 0,02 моль · 14 г/моль = 0,28 (г).
4. После того, как мы нашли массу каждого элемента в соединении, сложим массы и проверим, имеется ли в соединении кислород.
m (C + H + N в CxHyNz) = 0,48 г + 0,14 г + 0,28 г = 0,9 (г).
Масса получилась такая же, как дана в условии, а это значит, что кислорода в соединении нет. Решаем дальше.
5. Теперь соотнесём количество моль каждого элемента в соединении (то, что мы находили в первом действии), чтобы найти соотношения атомов и вывести простейшую формулу соединения.
C : H : N
0,04 : 0,14 : 0,02 | ÷ 2
2 : 7 : 1
Таким образом, простейшая формула — C₂H₇N.
Его молярная масса = 2 · 12 + 7 · 1 + 14 = 45 (г/моль).
6. Нам дана плотность соединения по азоту. Она нам дана для того, чтобы мы нашли истинную молярную массу соединения и уже через эту массу посмотрели, соответствует ли простейшая формула истинной. Находим молярную массу по формуле: M (соед.) = M (газа) · D; где: M (соед.) - молярная масса соединения (г/моль), M (газа) - молярная масса газа (г/моль), D - относительная плотность (безразмерная величина).
M (CxHyNz) = 28 г/моль · 1,607 = 45 (г/моль).
Мы видим, что найденная молярная масса соответствует той, которая была в простейшей формуле, а это значит, что в нашей задаче простейшая формула и есть истинная.
ответ: C₂H₇N.
