Нахождение молекулярной формулы по массовым долям элементов и плотности вещества

2. Нахождение молекулярной формулы по массовым долям элементов и плотности вещества

Теория

Рассмотрим пример решения задачи, если известны плотность газообразного вещества и массовая доля одного из элементов.

Формулы для расчёта:

n = \frac{m}{M};

w (Э) = \frac{A_{r} (Э) \cdot x}{M_{r} (в - ва)};

ρ (газа) = \frac{m}{V} = \frac{n \cdot M}{n \cdot V_{m}} = \frac{M}{V_{m}} .

Пример:

Определи молекулярную формулу газообразного углеводорода, в котором содержится \(92,31\)

%

углерода. Известно, что плотность этого углеводорода равна \(1,161\) г/дм\(^3\) (н. у.).

Первый вариант решения

1. Формула вещества —

{C_{x} H}_{y}

;

x : y = n (C) : n (H) .

В \(100\) г углеводорода содержится \(92,31\) г углерода и

100 - 92,31 = 7,69

г водорода.

Найдём количества элементов:

n (C) = \frac{m (C)}{A_{r} (C)} = \frac{92,31 г}{12 г / моль} = 7,6925 моль;

n (H) = \frac{m (H)}{A_{r} (H)} = \frac{7,69 г}{1 г / моль} = 7,69 моль;

x : y = 7,1425 : 14,29 = \frac{7,6925}{7,69} : \frac{7,69}{7,69} = 1 : 1 .

Значит, простейшая формула углеводорода —

C H

2. Определим относительную молекулярную массу вещества и сравним с массой

C H

M ({C_{x} H}_{y}) = ρ ({C_{x} H}_{y}) \cdot V_{m} = 1,161 г / {дм}^{3} \cdot 22,4 {дм}^{3} / моль = 26 г / моль .

\frac{M_{r} ({C_{x} H}_{y})}{M_{r} (C H)} = \frac{26}{13} = 2 .

Следовательно, молекулярная формула вещества

{(C H)}_{2} = {C_{2} H}_{2} .

Ответ:

{C_{2} H}_{2}

Второй вариант решения

1. Вычислим относительную массу углеводорода:

M ({C_{x} H}_{y}) = ρ ({C_{x} H}_{y}) \cdot V_{m} = 1,161 г / {дм}^{3} \cdot 22,4 {дм}^{3} / моль = 26 г / моль .

2. Найдём числа атомов углерода и водорода в молекуле:

x = \frac{M_{r} (C) \cdot w (C)}{A_{r} (C) \cdot 100 %} = \frac{26 \cdot 92,31 %}{12 \cdot 100 %} = 2;

y = \frac{M_{r} ({C_{x} H}_{y}) \cdot w (H)}{A_{r} (H) \cdot 100 %} = \frac{26 \cdot 7,69 %}{1 \cdot 100 %} = 2 .

Ответ:

{C_{2} H}_{2}