ГЛАВНАЯ » РЕШЕБНИК

2025-11-18   
При сжигании в избытке кислорода 460 мг газообразного вещества А образовалось 880 мг оксида углерода (IV) и 540 мг воды. Определить структурную формулу вещества А и его элементный состав в процентах и массовых долях.


Решение:


При сгорании А образовались оксид углерода (IV) и вода. Значит, в состав А входят углерод, водород и, возможно, кислород:

$C_{x}H_{y}O_{z} \overset{O_{2}}{ \rightarrow } xCO_{2} + \frac{y}{2}H_{2}O \qquad $

$m_{A} = 0,460 \text{ г} \qquad m_{CO_{2}} = 0,880 \text{ г} \qquad m_{H_{2}O} = 0,540 \text{ г}$

$n = \frac{m}{M} \qquad $ (2)

$n_{C} = n_{CO_{2}} = \frac{0,880 \text{ г}}{44 \text{ г} \cdot \text{моль}^{-1}} = 0,02 \text{ моль}$

$n_{H} = 2n_{H_{2}O} = \frac{2 \cdot 0,540 \text{ г}}{18 \text{ г} \cdot \text{моль}^{-1}} = 0,06 \text{ моль}$

$m = n \cdot M \qquad $

$m_{C} = 0,02 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г} \cdot \text{моль}^{-1} = 0,24 \text{ г}$

$m_{H} = 0,06 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г} \cdot \text{моль}^{-1} = 0,06 \text{ г}$

$m_{O} = m_{A} - (m_{C} + m_{H})$

$m_{O} = 0,460 \text{ г} - (0,24 \text{ г} + 0,06 \text{ г}) = 0,46 \text{ г} - 0,30 \text{ г} = 0,16 \text{ г}$

В соответствии с уравнением 2

$n_{O} = \frac{0,16 \text{ г}}{16 \text{ г} \cdot \text{моль}^{-1}} = 0,01 \text{ моль}$

$x:y:z = n_{C}:n_{H}:n_{O} = 0,02:0,06:0,01 = 2:6:1$

$\Rightarrow A - (C_{2}H_{6}O)_{p}$

Данных для определения молярной массы в задаче нет, поэтому проверяем разные значения p:

при p=1
$C_{2}H_{6}O \rightarrow C_{n}H_{2n+2}O$ - насыщенный состав

при p=2
$C_{4}H_{12}O_{2} \rightarrow C_{n}H_{2n+2+2}O_{2}$ - молекула такого состава существовать не может («лишний» водород)

$\Rightarrow$ значения $p \ge 2$ не отвечают реальным веществам

Вывод: p=1, молекулярная формула А - $C_{2}H_{6}O$.
Структурные формулы возможных изомеров:

$\underset{жидкость}{CH_{3}-CH_{2}-OH} \qquad \underset{газ}{CH_{3}-O-CH_{3}}$

Условию задачи удовлетворяет только второе вещество.
Определяем элементный состав:

$%C = \frac{0,24 \text{ г} \cdot 100 %}{0,46 \text{ г}} = 52,20 % $

$w_{C} = \frac{m_{C}}{m_{A}}$

$w_{C} = \frac{0,24 \text{ г}}{0,46 \text{ г}} = 0,5220$

$%H = \frac{0,06 \text{ г} \cdot 100 %}{0,46 \text{ г}} = 13,05\%$

$w_{H} = \frac{m_{H}}{m_{A}}$

$w_{H} = \frac{0,06 \text{ г}}{0,46 \text{ г}} = 0,1305$

$% O = \frac{0,16 \text{ г} \cdot 100 %}{0,46 \text{ г}} = 34,75 %$

$w_{O} = \frac{m_{O}}{m_{A}}$

$w_{O} = \frac{0,16 \text{ г}}{0,46 \text{ г}} = 0,3475$

Ответ: диметиловый эфир;

$w_{C} = 0,5220; \qquad w_{H} = 0,1305; \qquad w_{O} = 0,3475$.