3. Решите задачу на нахождение молекулярной формулы газообразного вещества по его плотности и массовой доле элементов или по массе продуктов сгорания. Выведите молекулярную формулу органического вещества, если известно, что массовая доля углерода – 80%, водорода – 20%. Относительная плотность вещества по водороду – 15.

Решение:

1. Найдем молярную массу вещества:

$$M = 2 \cdot D_{H_2} = 2 \cdot 15 = 30 \ \frac{г}{моль}$$

2. Определим соотношение углерода и водорода в веществе. Примем массу вещества за 100 г. Тогда масса углерода равна 80 г, а масса водорода равна 20 г.

3. Найдем количество вещества углерода и водорода:

$$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{80 \ г}{12 \ \frac{г}{моль}} = 6.67 \ моль$$ $$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{20 \ г}{1 \ \frac{г}{моль}} = 20 \ моль$$

4. Найдем соотношение между количествами вещества углерода и водорода:

$$C : H = 6.67 : 20 \approx 1 : 3$$

5. Простейшая формула вещества - CH₃. Молярная масса CH₃ составляет 15 г/моль.

6. Найдем истинную формулу вещества. Для этого молярную массу вещества делим на молярную массу простейшей формулы:

$$30 \ \frac{г}{моль} / 15 \ \frac{г}{моль} = 2$$

7. Умножаем индексы в простейшей формуле на полученное число 2:

$$C_{1 \cdot 2}H_{3 \cdot 2} = C_2H_6$$

Ответ: Молекулярная формула вещества C₂H₆.