2. Учащимся предлагается решить задачи. 1) При сжигании 4,3 г углеводорода получили 13,2 г CO₂. Определите формулу углеводорода. 2) Определите формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором 82,4%, а молярная масса вещества равна 58 г/моль. 3) Определите простейшую формулу углеводорода, если при сжигании 0,7 г его получили 1,12 дм³ CO₂ и 0,9 г воды. 4) При сжигании 4,4 г углеводорода получили 13,2 г CO₂ и 7,2 г воды. Определите его молекулярную массу, если молярная масса этого вещества равна 40 г/моль. 5) Определите формулу углеводорода, плотность которого [числовые данные обрезаны], если при сгорании 4,4 г его образуется 6,72 дм³ CO₂ и 7,2 г воды.

1) Находим количество углерода по углекислому газу: \(n(\mathrm{CO_2})=13.2/44=0.3\) моль, значит, углерода в образце \(m(\mathrm C)=0.3\cdot12=3.6\) г. Масса водорода равна \(4.3-3.6=0.7\) г, поэтому \(n(\mathrm H)=0.7\) моль. Отношение атомов \(\mathrm C:\mathrm H=0.3:0.7=3:7\). Такая простейшая формула \(\mathrm{C_3H_7}\) не является формулой нейтрального углеводорода: для углеводорода с тремя атомами углерода число атомов водорода должно быть чётным. Данные задачи противоречивы; определить корректную формулу по ним нельзя.

2) В 1 моле вещества массой 58 г углерода должно быть \(58\cdot0.824=47.792\) г, то есть \(47.792/12\approx3.983\) моль атомов C. На водород приходится \(58-47.792=10.208\) г, то есть 10.208 моль атомов H. Получается отношение, не соответствующее целым числам атомов в молекуле. Данные несовместимы в указанной точности. Вероятно, имелась в виду формула \(\mathrm{C_4H_{10}}\): её молярная масса равна 58 г/моль, а массовая доля углерода \(48/58\cdot100\%\approx82.8\%\), не 82,4%.

3) Принимаем молярный объём газа за 22,4 дм³/моль: \(n(\mathrm C)=n(\mathrm{CO_2})=1.12/22.4=0.05\) моль. Из воды \(n(\mathrm H)=2\cdot(0.9/18)=0.10\) моль. Отношение \(\mathrm C:\mathrm H=0.05:0.10=1:2\). Простейшая формула — \(\mathrm{CH_2}\).

4) По продуктам сгорания: \(n(\mathrm C)=13.2/44=0.3\) моль, \(n(\mathrm H)=2\cdot(7.2/18)=0.8\) моль. Отношение \(\mathrm C:\mathrm H=3:8\), то есть состав соответствует \(\mathrm{C_3H_8}\). Его молярная масса равна \(3\cdot12+8=44\) г/моль, а не 40 г/моль. Массы продуктов согласуются с массой образца: 3,6 г C и 0,8 г H дают 4,4 г. Следовательно, условие содержит противоречие; формула по продуктам сгорания — пропан, \(\mathrm{C_3H_8}\), но указанная молярная масса 40 г/моль ей не соответствует.

5) По продуктам сгорания можно определить состав независимо от обрезанного значения плотности. \(n(\mathrm C)=6.72/22.4=0.3\) моль; \(n(\mathrm H)=2\cdot(7.2/18)=0.8\) моль. Отношение атомов \(\mathrm C:\mathrm H=3:8\), поэтому формула углеводорода — \(\mathrm{C_3H_8}\) (пропан). Проверка: масса 0,3 моль C и 0,8 моль H равна \(3.6+0.8=4.4\) г. Числовое значение плотности на фотографии обрезано; пришлите эту часть целиком, чтобы проверить соответствие плотности найденной формуле.