Задание 4 Решить задачу: І вариант При сжигании газообразного вещества массой 3,3 г с плотностью по водороду 64 получено 9,9 г углекислого газа и 4,5 г воды. Найти молекулярную формулу углеводорода. ІІ вариант Какой объем метана выделится из 4,1 г безводного ацетата натрия?

Ответ: I вариант - C₄H₈, II вариант - 1,12 л

I Вариант

1. Шаг 1: Определяем молярную массу вещества.

   Плотность по водороду равна 64, следовательно, молярная масса вещества равна:

   \[ M = 64 \cdot 2 = 128 \, \text{г/моль} \]

2. Шаг 2: Определяем количество вещества CO₂ и H₂O.

   • Количество вещества CO₂: \[ n(CO_2) = \frac{9.9 \, \text{г}}{44 \, \text{г/моль}} = 0.225 \, \text{моль} \]
   • Количество вещества H₂O: \[ n(H_2O) = \frac{4.5 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} = 0.25 \, \text{моль} \]

3. Шаг 3: Определяем количество вещества углерода и водорода.

   • Количество вещества углерода: \[ n(C) = n(CO_2) = 0.225 \, \text{моль} \]
   • Количество вещества водорода: \[ n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0.25 = 0.5 \, \text{моль} \]

4. Шаг 4: Определяем массу углерода и водорода.

   • Масса углерода: \[ m(C) = 0.225 \, \text{моль} \cdot 12 \, \text{г/моль} = 2.7 \, \text{г} \]
   • Масса водорода: \[ m(H) = 0.5 \, \text{моль} \cdot 1 \, \text{г/моль} = 0.5 \, \text{г} \]

5. Шаг 5: Проверяем наличие кислорода в веществе.

   Общая масса вещества 3,3 г. Масса углерода и водорода: 2,7 г + 0,5 г = 3,2 г. Следовательно, кислород присутствует в небольшом количестве.

   Масса кислорода: \[ m(O) = 3.3 \, \text{г} - 3.2 \, \text{г} = 0.1 \, \text{г} \]

   Количество вещества кислорода: \[ n(O) = \frac{0.1 \, \text{г}}{16 \, \text{г/моль}} = 0.00625 \, \text{моль} \]

6. Шаг 6: Определяем соотношение C : H : O.

   Соотношение равно 0.225 : 0.5 : 0.00625. Делим все значения на наименьшее (0.00625), получаем 36 : 80 : 1.

   Это соответствует формуле C₃₆H₈₀O.

   Так как молярная масса вещества 128 г/моль, то сокращаем все индексы на 32, чтобы получить: C₄H₈.

II Вариант

1. Шаг 1: Записываем уравнение реакции декарбоксилирования ацетата натрия.

   \[ CH_3COONa + NaOH \xrightarrow{t} CH_4 + Na_2CO_3 \]

2. Шаг 2: Определяем молярную массу ацетата натрия.

   \[ M(CH_3COONa) = 23 + 12 + 3 + 12 + 16 + 16 = 82 \, \text{г/моль} \]

3. Шаг 3: Определяем количество вещества ацетата натрия.

   \[ n(CH_3COONa) = \frac{4.1 \, \text{г}}{82 \, \text{г/моль}} = 0.05 \, \text{моль} \]

4. Шаг 4: Определяем количество вещества метана.

   Из уравнения реакции видно, что количество вещества метана равно количеству вещества ацетата натрия:

   \[ n(CH_4) = n(CH_3COONa) = 0.05 \, \text{моль} \]

5. Шаг 5: Определяем объем метана.

   \[ V(CH_4) = n(CH_4) \cdot V_m = 0.05 \, \text{моль} \cdot 22.4 \, \text{л/моль} = 1.12 \, \text{л} \]

Ответ: I вариант - C₄H₈, II вариант - 1,12 л