Относительная плотность паров органического соединения по воздуху равна 2,552. Массовая доля углерода в нём равна 64,86 %, массовая доля водорода равна 13,51 %, массовая доля кислорода равна 21,63 %. Выведите молекулярную формулу вещества.

Дано:

• Относительная плотность паров вещества по воздуху: $D_{\text{возд}}=2{,}552$.

• Массовая доля углерода: $\omega(C)=64{,}86\%$.

• Массовая доля водорода: $\omega(H)=13{,}51\%$.

• Массовая доля кислорода: $\omega(O)=21{,}63\%$.

Найти: молекулярную формулу органического соединения.

Решение

1. Определим молярную массу вещества.

Относительная плотность паров вещества по воздуху равна отношению молярной массы вещества к средней молярной массе воздуха:

Средняя молярная масса воздуха составляет приблизительно 29 г/моль.

Следовательно:

Таким образом, молярная масса искомого вещества равна 74 г/моль.

2. Определим соотношение атомов углерода, водорода и кислорода.

Предположим, что масса вещества составляет 100 г. Тогда массы элементов будут равны:

Найдём количество вещества каждого элемента по формуле:

Для углерода:

Для водорода:

Для кислорода:

3. Найдём простейшую формулу вещества.

Разделим полученные значения на наименьшее количество вещества, то есть на 1,352:

Получаем:

Следовательно, простейшая формула соединения:

4. Проверим молекулярную формулу.

Вычислим молярную массу соединения $\mathrm{C_4H_{10}O}$:

Полученная молярная масса совпадает с молярной массой, рассчитанной по относительной плотности паров по воздуху.

Значит, найденная простейшая формула одновременно является молекулярной формулой вещества.

Ответ

Молекулярная формула органического соединения — C₄H₁₀O. Этой формуле могут соответствовать различные изомеры, например бутанолы и простые эфиры. Однако по приведённым данным можно определить только молекулярную формулу, а не конкретное строение вещества.