Для решения задачи мы можем использовать закономерность, что массовая доля элемента в соединении может быть рассчитана по его атомной массе и относительной плотности паров данного вещества.
1. Поскольку мы ищем формулу вещества, сначала нам необходимо рассчитать отношение числа атомов углерода, водорода и кислорода в данном соединении. Пусть число атомов углерода будет “C”, число атомов водорода – “H”, а число атомов кислорода – “O”.
2. Согласно условию, массовая доля углерода в соединении равна 40%, водорода – 6%, а кислорода – 54%.
3. Используя атомные массы элементов (C = 12, H = 1, O = 16), мы можем выразить массу каждого элемента в граммах, используя следующую формулу:
масса элемента = массовая доля элемента * общая масса соединения / 100
Масса углерода = 40 * общая масса соединения / 100
Масса водорода = 6 * общая масса соединения / 100
Масса кислорода = 54 * общая масса соединения / 100
4. Затем мы можем рассчитать количество моль каждого элемента, разделив полученные массы на атомные массы:
Число молей углерода = Масса углерода / атомная масса углерода (12 г/моль)
Число молей водорода = Масса водорода / атомная масса водорода (1 г/моль)
Число молей кислорода = Масса кислорода / атомная масса кислорода (16 г/моль)
5. Далее мы можем использовать соотношение числа атомов в соединении:
Число молей углерода / C = Число молей водорода / H = Число молей кислорода / O
Заметим, что молярное отношение водорода к углероду равно 2:1, а молярное отношение кислорода к углероду равно 1.5:1.
Пусть число молей углерода будет “x”. Тогда число молей водорода равно “2x”, а число молей кислорода – “1.5x”.
6. Сложив все количество молей вместе, мы получаем общее число молей:
x + 2x + 1.5x = 4.5x
7. Также из условия мы знаем, что относительная плотность паров вещества по водороду равна 30. Это означает, что отношение массы вещества к массе водорода в единице объема пара равно 30.
По определению относительной плотности паров:
относительная плотность паров = (масса вещества / объем пара) / (масса водорода / объем пара)
Поскольку объем пара сокращается, мы можем записать:
относительная плотность паров = масса вещества / масса водорода
Подставляем известные значения:
30 = общая масса соединения / масса водорода
Общая масса соединения = 30 * масса водорода
8. Теперь мы имеем два уравнения с двумя неизвестными (общая масса соединения и “x”). Решая их систему, мы можем найти значения обоих неизвестных.
x + 2x + 1.5x = 4.5x
30 * масса водорода = общая масса соединения
9. Зная общую массу соединения, мы можем вычислить количество атомов каждого элемента, умножив их количество молей на Авогадроову постоянную.
10. Наконец, используя найденные числа атомов углерода, водорода и кислорода, мы можем записать формулу вещества.
Заметим, что число молей углерода “x” в соединении может быть представлено как приближенно целое число.
Например, если найденное значение “x” будет равно 2, это означает, что формула вещества будет С2H4O3, то есть уксусная кислота. Однако точное решение требует точного значения “x”.
