2025-07-22
Образец газообразного углеводорода объемом 10 мл смешали с 70 мл кислорода и смесь подожгли. По окончании реакции и после конденсации водяных паров объем газовой смеси составил 65 мл. При пропускании полученной газовой смеси в раствор гидроксида калия ее объем уменьшился до 45 мл.
Установите расчетным путем химическую формулу углеводорода, считая, что объемы газов измерены при нормальных условиях.
Решение:
При полном сгорании $ C_{x}H_{y} $ образуются вода и диоксид углерода:
$ C_{x}H_{y} + \left ( x+ \frac{1}{4} y \right )O_{2} = xCO_{2} + \frac{1}{2} y H_{2}O $
Вода конденсируется и в газовом состоянии остаются $ CO_{2} $ и избыток $ O_{2} $. После пропускания этой смеси через раствор щелочи
$ CO_{2} + 2KOH = K_{2}CO_{3} + H_{2}O $
в газовом состоянии остается только избыточный кислород; его объем равен 45 мл.
Следовательно, на сжигание 10 мл углеводорода пошло $ 70-45=25 $ мл кислорода, а диоксида углерода образовалось $ 65-45=20 $ мл.
Из закона Авогадро следует, что объемные соотношения между реагирующими газами пропорциональны их мольным соотношениям, т. е. объемные соотношения реагирующих газов равны соотношениям стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции. Для углеводорода и реагирующего с ним кислорода можно записать следующее соотношение:
$ n(C_{x}H_{y}) : n(O_{2}) = 10:25 $ или $ 1 : \left ( x + \frac{y}{4} \right ) = 1:2,5 $, откуда $ x+ \frac{y}{4} = 2,5 $ (1)
Аналогично для углеводорода и полученного из него диоксида углерода записываем соотношение:
$ n(C_{x}H_{y}) : n(CO_{2}) = 10:20 $ или $ 1 : x = 1:2 $, откуда $ x=2 $ (2)
Из уравнения (1) находим, что $ y=2 $. Таким образом, формула углеводорода $ C_{2}H_{2} $.