Найти в Дзене
Широков Александр

Школьные задачи / Химия / Х-1

Оглавление

Задание

Сожгли 14,2 г насыщенного углеводорода, продукты реакции полностью поглотили при пропускании их через избыток баритовой воды, при этом образовалось 197 г осадка. Определить брутто-формулу сожённого углеводорода.

Решение

Баритовая вода – водный раствор гидроксида бария Ba(OH)₂. Продуктами сгорания углеводородов являются вода и углекислый газ, последний реагирует с Ba(OH)₂ с образованием осадка нерастворимого в воде карбоната бария:

Ba(OH)₂ + CO₂ = BaCO₃↓ + H₂O

Отсюда следует, что при сжигании углеводорода образовалось 197 г BaCO₃. Найдём его количество вещества (молярная масса карбоната бария составляет 197 г/моль):

ν(BaCO₃) = 197 г / 197 г/моль = 1 моль

Из приведённого выше уравнения реакции легко заключить, что количество вещества образующегося BaCO₃ равно количеству вещества CO₂, вступающего в реакцию. Из этого следует, что в свою очередь при сгорании углеводорода образовался 1 моль углекислого газа.

Насыщенный углеводород может быть алканом CH₂₊₂ или циклоалканом CH₂. Предположим, что верен первый вариант, тогда молярная масса сожённого углеводорода составит 12·n + 1·(2n+2) = 14n+2 г/моль, а его количество вещества будет равно:

При полном сгорании 1 моль любого углеводорода CHₘ образуется n моль углекислого газа:

CHₘ + O₂ → nCO₂ + H₂O

Из условий задачи получается, что при сгорании 14,2/(14n+2) моль углеводорода образовался 1 моль CO₂. Составляем пропорцию:

14,2/(14n+2) моль углеводорода ~ 1 моль CO₂

1 моль углеводорода ~ n моль CO₂

Из пропорции получаем уравнение, которое в качестве неизвестного содержит число атомов углерода в молекуле углеводорода:

-2

Решим его:

-3

Иными словами, если углеводород – алкан, то в его молекуле 10 атомов углерода.

Если теперь предположить, что углеводород является циклоалканом, то количество вещества его будет выражаться как

-4

и после составлении пропорции даст уравнение вида

-5

которое, очевидно, не имеет решения.

Таким образом, получается, что условиям задачи соответствует именно алкан состава C₁₀H₂₂ (декан).

Ответ

C₁₀H₂₂

Комментарий

В школьном курсе химии не рассматриваются циклоалканы, содержащие два и более углеродных кольца в молекуле, например такие:

-6

Для углеводородов с двумя углеродными кольцами общая формула будет выглядеть как CH₂₋₂ .Если предположить, что было сожжено вещество такого типа, то при составлении пропорции получится уравнение, в котором n (число атомов углерода в молекуле) примет отрицательные значения. Таким образом, условиям задачи всё равно удовлетворяет только алкан.

Список других задач, имеющихся на канале, можно посмотреть здесь.

Перечень публикаций на канале