При сжигании 7,5 г вещества образовалось 5,6 л углекислого газа (н. у.) и 4,5 г воды (н. у.). Плотность вещества по водороду равна 15. Что это за соединение?

Дано:

m (вещества) = 7.5 г

V (CO2) = 5.6 л

m (H2O) = 4.5 г

D (H2) = 15

Найти: формулу вещества

Решение.

В реакциях горения по закону сохранения массы образуется столько же водорода и углерода, сколько было в изначальном соединении. Атомы кислорода в составе продуктов могут быть как из сгоревшего соединения, так и из вступившего в реакцию кислорода, поэтому все расчеты будем производить по углероду и водороду.

n (CO2) = V/Vm = 5.6 / 22.4 моль = 0.25 моль.

n (C) = n (CO2) = 0.25 моль.

n (H2O) = m / M = 4.5 / 18 моль = 0.25 моль.

Количество водорода будет в два раза больше количества воды, так как в двух атомах воды содержится в два раза больше частиц, чем в одной молекуле H2O.

n (H) = 2n (H2O) = 2 * 0.25 моль = 0.5 моль.

Теперь нужно выяснить, был ли в изначальном веществе кислород. Для этого найдем массы углерода и водорода, а затем вычтем их из массы сгоревшего вещества.

m (H) = Mn = 0.5 * 1 г = 0.5 г.

m (C) = Mn = 12 * 0.25 г = 3 г.

m (O) = m (вещества) - m (C) - m (H) = 7.5 - 3 - 0.5 г = 4 г.

n (O) = m/M = 4 / 16 моль = 0.25 моль.

Запишем соотношение количеств и разделим все числа на наименьшее (0.25).

n (C) : n (H) : n (O) = 0.25 : 0.5 : 0.25 = 1 : 2 : 1.

Простейшая формула CH2O соответствует общей формуле альдегидов и кетонов, CnH2nO. Поэтому предположим, что это вещество - формальдегид HCHO.

Проверить предположение можно с помощью данной в условии плотности вещества по водороду.

D = M (вещества) / M (H2).

M (вещества) = D * M (H2) = 15 * 2 г/моль = 30 г/моль.

М (HCHO) = 30 г/моль. Следовательно, наше предположение верно.