При сжигании 5,6 л (н.у.) газообразного вещества было получено 16,8 л (н.у.) углекислого газа и 13,5 г воды. Масса 1 л исходного вещества при н.у. равна 1,875 г. Найдите его молекулярную формулу.

Начнем с расчета количества вещества углекислого газа и воды, которые были получены при сжигании 5,6 л исходного газообразного вещества:

V(CO2) = 16,8 л (н.у.)
n(CO2) = V(P) * V(T) / (P * T) = 16,8 * 101325 / (760 * 273) = 0,680 моль

m(H2O) = 13,5 г
n(H2O) = m / M = 13,5 / 18 = 0,750 моль

Теперь найдем количество вещества исходного газа:

n = V(P) * V(T) / (P * T) = 5,6 * 101325 / (760 * 273) = 0,225 моль

Наконец, найдем молекулярную формулу исходного газа. Для этого нужно выразить количество молекул углерода, водорода и прочих элементов в молекуле исходного газа через количество молекул углекислого газа и воды:

C: 1 * n(CO2) = 0,680 моль
H: 2 * n(H2O) = 1,500 моль
O: 2 * n(CO2) + n(H2O) = 2,860 моль

Заметим, что отношение количества молекул углерода к количеству молекул водорода в исходном газе равно 1:2, что указывает на наличие в молекуле исходного газа группы CH2. Попробуем подобрать формулу, удовлетворяющую полученным соотношениям:

CnH2nOm

n(C) = n(CO2) = 0,680 моль
n(H) = 2 * n(H2O) = 1,500 моль
n(O) = 2 * n(CO2) + n(H2O) = 2,860 моль

Отсюда получаем систему уравнений:

n = n(C) + n(H) + n(O)
n = 0,680 + 1,500 + 2,860 = 5,040
n(C) = n / (2n + m) * m(C) = 5,040 / (2n + m) * 12 = 0,840 моль
n(H) = n / (2n + m) * 2m(H) = 5,040 / (2n + m) * 2 = 1,680 моль
n(O) = n / (2n + m) * m(O) = 5,040 / (2n + m) * 16 = 3,360 моль

Решая эту систему, получаем m = 2 и n = 4, т.е. молекулярная формула исходного газа CH4O2.