Spalanie 0,1 mola związku, który zawiera 40% mas. węgla, 6,72% mas. wodoru oraz tlen, daje 13,44 dm³ tlenku węgla(IV). Jaki to związek?

Krok 1: Oblicz zawartość procentową tlenu w związku organicznym X. W związku tym są tylko atomy tlenu, wodoru i węgla, więc od 100% odejmujemy zawartość pozostałych pierwiastków:

% masowych tlenu = 100% - 40% - 6,72% = 53,28%

Krok 2: Zapisz schematyczne równanie reakcji spalania. Związki organiczne spalają się do tlenku węgla(IV) i wody.

0,1 mol związku organicznego X + O₂ → 13,44 dm³ CO₂ + H₂O

Krok 3: Oblicz liczbę moli uzyskanego dwutlenku węgla z 0,1 mola związku X. Jeden mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm³. Przy pomocy proporcji obliczamy liczbę moli gazu.

1 mol CO₂ — 22,4 dm³

x — 13,44 dm³ CO₂

x = 13,44 • 1 : 22,4 = 0,6 [mol CO₂]

Krok 4: Wiemy, że 0,1 mol związku X daje 0,6 mol dwutlenku węgla. Obliczamy ilość dwutlenku węgla ze spalania 1 mola związku X.

0,1 mol związku X — 0,6 mol CO₂

1 mol związku X — y

y = 1 • 0,6 : 0,1 = 6 mol CO₂

Krok 5: Skoro w produktach spalania 1 mola związku X jest 6 moli węgla, to oznacza to, że po lewej stronie równania (w substratach) - też jest ich 6. Zatem związek organiczny ma 6 atomów węgla. Masa molowa (dostępna w tablicy pierwiastków chemicznych) węgla wynosi 12 g/mol. Obliczamy masę atomów węgla w związku X.

mC = 12 g/mol

12 g • 6 = 72 g

Krok 6: Z treści zadania wiemy, że te 72 g stanowią 40% masowych związku. Przyrównujemy tę wartość, by uzyskać informację o masie atomów wodoru i tlenu w związku.

Wodór:

72 g — 40%

z — 6,72%

z = 6,72 • 72 : 40 = 12 [g]

Tlen:

72 g — 40%

s — 53,28%

s = 53,28 • 72 : 40 = 96 [g]

Krok 7: Masa molowa atomu wodoru to 1 g/mol, a tlenu - 16 g/mol. Dzielimy masę atomów wybranego pierwiastka w związku X przez masę molową atomu tego pierwiastka, by uzyskać informację o liczbie atomów.

mH = 1 g/mol → 12 g : 1 g = 12 atomów wodoru w związku X

mO = 16 g/mol → 96 g : 16 g = 6 atomów tlenu w związku X

Krok 8: Zapisujemy wzór sumaryczny: C₆H₁₂O₆.