При сжигании 8,96 г органического соединения выделилось 105,6 г CO2 и 21,6 г H2O. Плотность паров данного вещества составляет 4,2 г/л. определить его молекулярную формулу.

 Дано: Решение:

Для решения задачи необходимо определить количество молей углерода и водорода в исходном соединении, а затем найти их отношение, чтобы определить молекулярную формулу.

Масса углерода, выделившегося в виде $CO_2$:

$M(CO_2) = 12 + 2 \times 16 = 44$ г/моль

$n(C) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = \frac{105,6}{44} = 2,4$ моль

Масса водорода, выделившегося в виде $H_2O$:

$M(H_2O) = 2 \times 1 + 16 = 18$ г/моль

$n(H) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{21,6}{18} = 1,2$ моль

Отношение числа молей водорода к углероду равно $\frac{1,2}{2,4} = 0,5$. Это означает, что в молекуле исходного соединения отношение числа атомов водорода к углероду равно 1:2.

Плотность паров данного вещества равна 4,2 г/л. Это означает, что молярный объем пара равен $\frac{4,2}{M}$ л/моль, где $M$ - молярная масса искомого соединения.

Молярный объем пара можно также выразить через плотность и константу Авогадро: $V_m = \frac{M}{\rho} \cdot N_A$, где $N_A$ - число Авогадро.

Сравнивая два выражения для молярного объема пара, получаем:

$\frac{4,2}{M} = \frac{M}{\rho} \cdot N_A$

$M^2 = 4,2 \cdot N_A \cdot \rho$

$M = \sqrt{4,2 \cdot N_A \cdot \rho} = \sqrt{4,2 \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \cdot \frac{4,2}{1000}} \approx 86$ г/моль

Масса молекулы искомого соединения равна 86 г/моль. Учитывая, что отношение числа атомов водорода к углероду в молекуле равно 1:2, можно предположить, что молекула содержит 2 атома углерода и 4 атома водорода. Таким образом, молекулярная формула соединения - $C_2H_4$.