Вывести молекулярную формулу углеводорода по данным: массовая доля углерода - 83,33%, массовая доля водорода 16,67%, относительная плотность по воздуху равна 1,45.

Решение:

1. Найдём простейшую формулу:

Пусть масса углеводорода равна 100 г. Тогда:

• Масса углерода \( m(C) = 100 \text{ г} \cdot 0,8333 = 83,33 \text{ г} \)
• Масса водорода \( m(H) = 100 \text{ г} \cdot 0,1667 = 16,67 \text{ г} \)

Количество вещества атомов:

• \( \nu(C) = \frac{83,33}{12} \approx 6,94 \text{ моль} \)
• \( \nu(H) = \frac{16,67}{1} = 16,67 \text{ моль} \)

Отношение числа атомов \( C:H \):

\( 6,94 : 16,67 \)
2. Разделим на меньшее число (6,94):
\( 1 : \frac{16,67}{6,94} \approx 1 : 2,4 \)
3. Умножим на 5, чтобы получить целые числа:
\( 5 : 12 \)

Простейшая формула: \( C_5H_{12} \).

4. Найдём молярную массу углеводорода:

Относительная плотность по воздуху равна 1,45. Молярная масса воздуха приблизительно 29 г/моль.

\[ M(\text{углеводорода}) = D_{\text{воздуха}} \cdot M_{\text{воздуха}} = 1,45 \cdot 29 \text{ г/моль} = 42,05 \text{ г/моль} \approx 42 \text{ г/моль} \]

5. Найдём молекулярную формулу:

Рассчитаем молярную массу простейшей формулы \( C_5H_{12} \):

\[ M(\text{простейшей формулы}) = 5 \cdot 12 + 12 \cdot 1 = 60 + 12 = 72 \text{ г/моль} \]


Отношение молярной массы углеводорода к молярной массе простейшей формулы:

\[ n = \(\frac\){M\(\text{углеводорода}\)}{M\(\text{простейшей формулы}\)} = \(\frac{42}{72}\) \(\approx\) 0,58 \) (ошибка в расчетах или условиях задачи, т.к. n должно быть целым числом).
6. Пересчитаем простейшую формулу, используя отношение молей:

\( \frac{\nu(H)}{\nu(C)} = \frac{16,67}{6,94} \approx 2,4 \).

Возможно, углеводород - это пропен \( C_3H_6 \), молярная масса которого \( 3 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 42 \text{ г/моль} \).

Массовая доля углерода в \( C_3H_6 \) = \( \frac{3 \cdot 12}{42} \cdot 100 \% = \frac{36}{42} \cdot 100 \% \approx 85,7 \% \).

Массовая доля водорода в \( C_3H_6 \) = \( \frac{6 \cdot 1}{42} \cdot 100 \% = \frac{6}{42} \cdot 100 \% \approx 14,3 \% \).

Данные в условии (83,33% C, 16,67% H) не соответствуют простейшей формуле \( C_3H_6 \).

Предположим, что имелось в виду простейшая формула C3H6, и тогда молекулярная формула будет C3H6, а относительная плотность ~1.45 (42/29=1.45).

Ответ: C₃H₆