Question

При сгорании органического вещества массой 3,9 г образовались оксид углерода (IV) массой 13,2 г и вода массой 2,7 г. Выведите формулу вещества, зная, что его плотность по водороду равна 39. Какова структурная формула этого вещества?

Answer 1

n(CO2) = m/M=13,2/44=0,3 моль
n(H2O) = m/M=2,7/18=0,15 моль

В 1 молекуле СО2 1 атом С, поэтому 0,3 моль CO2 содержат 0,3 моль С
В 1 молекуле H2O 2 атома Н, поэтому 0,15 моль H2O содержат 0,3 моль Н

Продукты реакции содержат атомы С, Н, и О. Кислород мог быть изначатьно в составе в-ва, или же попасть в СО2 и в воду в результате горения из кислорода воздуха. Проверим, содержало ли исходное в-во кислород, для этого вычтем из общей массы сгоревшего в-ва массы С и Н:
m(O) = m(в-ва) – m(C) – m(H) = m(в-ва) – n(C)∙M(C) – n(H)∙M(H)
m(O) = 3,9 – 0,3 ∙ 12 – 0,3 ∙ 1 = 0, т.е. кислорода в формуле вещества нет.

n(CO2) : n(H2O) = 0,3 : 0,3 = 1 : 1 ⇒ простейшая (эмпирическая) формула в-ва СН.

Молекулярная формула (СН)х, осталось найти х.
х= М(в-ва) / М(СН)
М(в-ва) находим из плотности по водороду: D = М(в-ва) / М(Н2),
М(в-ва) = D ∙ М(Н2) = 39 ∙ 2 = 78 г/моль
х= 78/13 = 6
Молекулярная формула в-ва (СН)х = С6Н6 - бензол, структурную формулу бензольного кольца можно найти в учебнике.