Органическое вещество, массовые доли углерода, водорода и азота соответственно равны 65,75%, 15,06%, 19,18%, имеет относительную плотность по воздуху 2,52. Выведите формулу вещества.

Решение:

1. Найдём элементный состав вещества:
• Углерод (C): 65,75%
• Водород (H): 15,06%
• Азот (N): 19,18%
• Сумма процентных долей = 65,75 + 15,06 + 19,18 = 99,99%. Расхождение в пределах погрешности.
2. Рассчитаем молярную массу вещества:

Относительная плотность по воздуху \( D_{возд} = 2,52 \). Молярная масса воздуха приблизительно равна 29 г/моль.

Молярная масса вещества \( M = D_{возд} \cdot M_{возд} = 2,52 \cdot 29 \approx 73,08 \) г/моль.

3. Найдём соотношение атомов элементов в простейшей формуле:

Примем молярную массу за 100 г/моль для удобства расчёта.

• Количество атомов углерода: \( \frac{65,75}{12,01} \approx 5,47 \)
• Количество атомов водорода: \( \frac{15,06}{1,01} \approx 14,91 \)
• Количество атомов азота: \( \frac{19,18}{14,01} \approx 1,37 \)

Разделим полученные значения на наименьшее (1,37):

• C: \( \frac{5,47}{1,37} \approx 3,99 \approx 4 \)
• H: \( \frac{14,91}{1,37} \approx 10,88 \approx 11 \)
• N: \( \frac{1,37}{1,37} = 1 \)

Простейшая формула вещества: \( C_4H_{11}N \).

4. Рассчитаем молярную массу простейшей формулы:

\( M_{простейшей} = 4 \cdot 12,01 + 11 \cdot 1,01 + 1 \cdot 14,01 = 48,04 + 11,11 + 14,01 = 73,16 \) г/моль.

5. Сопоставим молярную массу простейшей формулы с молярной массой вещества:

\( M_{вещества} = 73,08 \) г/моль.

\( \frac{M_{вещества}}{M_{простейшей}} = \frac{73,08}{73,16} \approx 1 \).

Значит, молекулярная формула совпадает с простейшей.

Ответ: Формула вещества — C₄H₁₁N.