Определить молекулярную формулу вещества, зная его процентный состав и плотность паров по водороду

Данное задание относится к химии, а конкретно к разделу о определении молекулярной формулы веществ на основе данных процентного состава и плотности веществ. Задача состоит в том, чтобы определить молекулярную формулу вещества, зная его процентный состав и плотность паров по водороду.

Шаг 1: Определяем эмпирическую формулу вещества

Для начала воспользуемся процентным составом, чтобы выяснить соотношение атомов азота (N) и кислорода (O) в молекуле. У нас есть:

• 30,43% азота (N)
• 69,57% кислорода (O)

Предположим, что масса вещества составляет 100 г. Тогда это означает, что в 100 г вещества:

• 30,43 г приходится на азот,
• 69,57 г приходится на кислород.

Теперь определим, сколько молей каждого элемента содержится в веществе на основе их масс:

1. Количество молей азота: \[ n(N) = \frac{\text{масса азота}}{\text{молярная масса азота}} = \frac{30,43}{14} \approx 2,17 \, \text{моль} \]
2. Количество молей кислорода: \[ n(O) = \frac{\text{масса кислорода}}{\text{молярная масса кислорода}} = \frac{69,57}{16} \approx 4,35 \, \text{моль} \]

Шаг 2: Нахождение простого соотношения атомов

Теперь найдем соотношение между количеством атомов (молей) азота и кислорода:

\[ \frac{n(O)}{n(N)} \approx \frac{4,35}{2,17} = 2 \]

Это означает, что на каждые 2 атома кислорода приходится 1 атом азота. Таким образом, эмпирическая формула вещества — NO₂.

Шаг 3: Определяем молекулярную формулу

Теперь найдем молекулярную формулу. Для этого воспользуемся данными о плотности паров по водороду.

Плотность вещества по водороду определяется по следующей формуле:

\[ D = \frac{M(\text{вещества})}{M(\text{водорода})} \]

где \( M(\text{вещества}) \) — молярная масса искомого вещества, а \( M(\text{водорода}) = 2 \, \text{г/моль} \), так как водород (${H_2}$) является двуатомной молекулой.

Нам дана плотность по водороду \( D = 46 \), тогда:

\[ M(\text{вещества}) = D \times M(\text{водорода}) = 46 \times 2 = 92 \, \text{г/моль} \]

Сравним это с молярной массой эмпирической формулы NO₂:

\[ M(NO₂) = 14 + 2 \times 16 = 46 \, \text{г/моль} \]

Молекулярная масса в два раза больше, чем эмпирическая молекулярная масса. Следовательно, молекулярная формула вещества — это удвоенная эмпирическая формула:

\[ \text{Молекулярная формула} = N_2O_4 \]

Ответ:

Молекулярная формула вещества — N₂O₄.