Номер 6, страница 98 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

6. Дано:
$m(H_2O) = 1,26 \text{ г}$
$V(CO_2) = 0,896 \text{ л}$ (н. у.)
$V(N_2) = 0,224 \text{ л}$ (н. у.)

Найти:
Молекулярную формулу вещества - $C_xH_yN_zO_k$

Решение:
Продукты сгорания (вода $H_2O$, оксид углерода(IV) $CO_2$ и азот $N_2$) указывают на то, что в состав исходного органического вещества входили атомы углерода (C), водорода (H) и азота (N). Вещество также может содержать кислород (O).

1. Найдем количество вещества (моль) для каждого из продуктов сгорания. Молярная масса воды $M(H_2O) = 18$ г/моль. Молярный объем газа при нормальных условиях (н. у.) $V_m = 22,4$ л/моль.
Количество вещества воды:
$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{1,26 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,07 \text{ моль}$
Количество вещества оксида углерода(IV):
$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{0,896 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,04 \text{ моль}$
Количество вещества азота:
$n(N_2) = \frac{V(N_2)}{V_m} = \frac{0,224 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,01 \text{ моль}$

2. Определим количество вещества каждого элемента (C, H, N), содержавшегося в исходном веществе.
Весь углерод из исходного вещества перешел в $CO_2$. В одной молекуле $CO_2$ содержится один атом C, следовательно:
$n(C) = n(CO_2) = 0,04 \text{ моль}$
Весь водород перешел в $H_2O$. В одной молекуле $H_2O$ содержатся два атома H, следовательно:
$n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0,07 \text{ моль} = 0,14 \text{ моль}$
Весь азот перешел в $N_2$. В одной молекуле $N_2$ содержатся два атома N, следовательно:
$n(N) = 2 \cdot n(N_2) = 2 \cdot 0,01 \text{ моль} = 0,02 \text{ моль}$

3. Найдем соотношение атомов в молекуле вещества. Это соотношение равно соотношению количеств веществ элементов:
$x : y : z = n(C) : n(H) : n(N) = 0,04 : 0,14 : 0,02$
Для получения целочисленных индексов разделим все значения на наименьшее из них (0,02):
$x = \frac{0,04}{0,02} = 2$
$y = \frac{0,14}{0,02} = 7$
$z = \frac{0,02}{0,02} = 1$
Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула вещества - $C_2H_7N$.

4. Проверим наличие кислорода. Так как в условии задачи не дана масса исходного органического вещества, мы не можем рассчитать массу кислорода, который мог входить в его состав. Однако, полученная формула $C_2H_7N$ соответствует реальным стабильным соединениям, таким как этиламин ($CH_3CH_2NH_2$) или диметиламин ($(CH_3)_2NH$). В отсутствие данных о молярной массе вещества, принято считать, что простейшая формула является и молекулярной. Следовательно, кислород в составе вещества отсутствует.

Ответ: Молекулярная формула вещества - $C_2H_7N$.