Для решения задачи мы должны использовать закон сохранения массы и соотношение стехиометрии реакции сжигания углеводорода. Предположим, что углеводород имеет молекулярную формулу CxHy.
Шаги решения:
1. Запишем стехиометрическое уравнение реакции сжигания углеводорода:
CxHy + O2 -> CO2 + H2O
2. Согласно закону сохранения массы, количество углерода и водорода в продуктах реакции должно быть равно количеству этих элементов в исходном углеводороде.
3. Молярная масса углекислого газа (CO2) равна 44 г/моль, а молярная масса воды (H2O) равна 18 г/моль.
4. Следовательно, масса CO2, образующегося при сжигании 1 моля углеводорода, составит 5 * 44 = 220 г, и масса H2O составит 5 * 18 = 90 г.
5. Плотность углеводорода по воздуху равна 2,4 г/л. Предположим, что объем углеводорода равен 1 л.
6. Масса углеводорода будет равна его плотности умноженной на его объем: 2,4 г/л * 1 л = 2,4 г.
7. По соотношению стехиометрии реакции мы знаем, что масса углеводорода равна сумме масс CO2 и H2O: 2,4 г = 220 г + 90 г = 310 г.
8. Найдем количество вещества углеводорода, используя его молярную массу. По таблице периодических элементов углерод имеет атомную массу 12 г/моль, а водород – 1 г/моль.
9. Пусть количество углерода в молекуле углеводорода равно a, а количество водорода – b. Тогда молярная масса углеводорода составляет 12a + 1b г/моль.
10. Мы знаем, что 12a + 1b = 310 г.
11. Рассмотрим возможные комбинации a и b, учитывая их целочисленный характер и ограничения:
– a = 25, b = 10: 12 * 25 + 1 * 10 = 310 г
– a = 20, b = 50: 12 * 20 + 1 * 50 = 290 г
– a = 15, b = 90: 12 * 15 + 1 * 90 = 270 г
12. Таким образом, молекулярная формула углеводорода равна C25H10.
