При сгорании 4,8 г органического вещества образовалось 3,36 л углекислого газа (н. у.) и 5,4 г воды. Плотность паров этого вещества по водороду равна 16. Определите молекулярную формулу вещества. К какому гомологическому ряду его можно отнести?

Дано:

• Масса органического вещества: $m=4{,}8$ г.

• Объём углекислого газа: $V(CO_2)=3{,}36$ л (н. у.).

• Масса воды: $m(H_2O)=5{,}4$ г.

• Относительная плотность паров вещества по водороду: $D_{H_2}=16$.

Найти: молекулярную формулу вещества и определить, к какому гомологическому ряду оно относится.

Решение

1. Определим молярную массу органического вещества.

Относительная плотность паров вещества по водороду вычисляется по формуле:

Так как молярная масса водорода равна 2 г/моль, получаем:

2. Определим количество вещества углекислого газа.

При нормальных условиях молярный объём газа составляет 22,4 л/моль.

В каждой молекуле углекислого газа содержится один атом углерода. Следовательно:

Масса углерода:

3. Определим количество вещества воды и массу водорода.

Молярная масса воды равна 18 г/моль.

Поскольку в каждой молекуле воды содержится два атома водорода:

Масса водорода:

4. Определим наличие кислорода в органическом веществе.

Суммарная масса углерода и водорода составляет:

Однако масса исходного вещества равна 4,8 г. Следовательно, в его состав входит ещё один элемент — кислород.

Найдём его массу:

Количество вещества кислорода:

5. Определим простейшую формулу органического вещества.

Найдём соотношение количества атомов углерода, водорода и кислорода:

Разделим все значения на наименьшее число — 0,15:

Таким образом, простейшая формула вещества:

6. Проверим молекулярную формулу.

Рассчитаем молярную массу вещества с формулой $CH_4O$: