2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему
 
 Задача из школьного курса органической химии
Сообщение20.08.2016, 21:55 


17/04/11
420
Добрый день! Не справился с задачкой из школьного курса. Хотя задачка простая. :facepalm:

Задача:
Найти молекулярную формулу алкина, если при его сгорании образуется углекислый газ объёмом 20,16 л и вода массой 13,5 грамм.

Собственно, загвоздка в том, что почти ничего не известно об исходном веществе, помимо того, что это - алкин, т. е. имеет формулу $C_n H_{2n-2}$. Но нет ни массы, ни плотности по другому веществу.

1) Сперва пытался решить элементарно. Определил количество молей углекислого газа:

$n(CO_2)=\frac{V(CO_2)}{Vm}=\frac{20,16}{22,4}=0,9$

и воды:

$n(H_2 O)=\frac{m(H_2 O)}{M(H_2 O)}=\frac{13,5}{18}=0,75$

Отсюда количество вещества для углерода:

$n(C)=n(CO_2)=0,9$

и водорода:

$n(H_2)=2n(H_2 O)=2\cdot{0,75}=1,5$

Простейшая формула данного алкина - $C_{0,9} H_{1,5}$
Надеюсь, никого не оскорбит такая запись, это ведь простейшая, а не истинная формула вещества. :)
С самОй простейшей формулой ничего сделать не смог, а для нахождения истинной формулы нужна истинная молярная масса алкина, которую, в свою очередь, я не могу найти.

2) Решил воспользоваться законом сохранения массы веществ для нахождения массы алкина. Очевидно, что масса алкина равна массе углерода и водорода. Но углекислый газ и вода также содержат кислород, массу которого следует вычесть.

$n(O_2)_1 =n(CO_2)=0,9$ моль
$m(O_2)_1=nM(O_2)=0,9\cdot{16}=14$ грамм

$n(O_2)_2=2n(H_2 O)=2\cdot{0,75}=1,5$ моль
$m(O_2)_2=nM(O_2)=1,5\cdot{16}=24$ грамм

Соответственно, $m(O_2)=14,4+24=38,4$ грамм.

Определим массу углекислого газа:
$m(CO_2)=n(CO_2)\cdot{M(CO_2)}=0,9\cdot{44}=39,6$ грамм

Тогда масса алкина равна: $m(C_n H_{2n-2})=m(C O_2)+m(H_2 O)-m(O_2)=39,6+13,5-38,4=14,7$ грамм
Представим молярную массу алкина следующим образом: $M(C_n H_{2n-2})=12n+2n-2=14n-2$

Далее я, судя по всему, полез не в ту степь:

$\frac{m(C_n H_{2n-2})}{M(C_n H_{2n-2})}=\frac{V(CO_2)}{V_m}$

$\frac{14,7}{14n-2}=\frac{20,16}{22,4}$

$14n-2=\frac{14,7\cdot{}22,4}{20,16}$

В итоге $n$ оказалась приблизительно равна 1,3.
Но так, насколько я теперь понимаю, нельзя делать, ведь в уравнении реакции неизвестны коэффициенты правой и левой частей. Точнее, в левой-то наверняка единица, а в правой - неизвестно что перед углекислым газом и водой.

3) 3-й способ был основан на столь же некорректном приравнивании отношения массы алкина к молярной массе и отношений объёма и молярного объёма углексилого газа, массы и молярной массы воды. Решил полученную системку, но толку нет, ведь это изначально неверно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача из школьного курса органической химии
Сообщение20.08.2016, 22:38 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


27/04/09
19378
Уфа
BENEDIKT в сообщении #1145601 писал(а):
С самОй простейшей формулой ничего сделать не смог, а для нахождения истинной формулы нужна истинная молярная масса алкина, которую, в свою очередь, я не могу найти.
Странно, что не смогли. Получается уравнение в положительных целых числах $\dfrac n{2n-2} = \dfrac{0{,}9}{1{,}5} = \dfrac35$. Если его решение существует (здесь — да, хотя вместо $3/5$ могло бы, в принципе, оказаться что-то несусветное или имеющее погрешности, и тогда всё значительно усложняется), оно единственное. Здесь проще всего найти его подбором, ограничив заодно его числами $n$, кратными трём.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача из школьного курса органической химии
Сообщение20.08.2016, 22:46 
Заслуженный участник


06/07/11
3094
BENEDIKT в сообщении #1145601 писал(а):
Отсюда количество вещества для углерода:

$n(C)=n(CO_2)=0,9$

и водорода:

$n(H_2)=2n(H_2 O)=2\cdot{0,75}=1,5$
Простейшая формула данного алкина - $C_{0,9} H_{1,5}$

А дальше вам всего-то надо было понять, что вы получили соотношение количеств атомов двух элементов, и подобрать целые числа с таким соотношением...

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача из школьного курса органической химии
Сообщение21.08.2016, 11:34 


17/04/11
420
arseniiv, rockclimber
Большое спасибо за помощь.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 4 ] 

Модераторы: photon, Toucan, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group