Question

Utleniono 3 g pewnego węglowodoru tlenkiem miedzi (II). Tlenek miedzi zredukował się do miedzi. Gazowy produkt reakcji wprowadzono do wody wapiennej. Po odparowaniu cieczy do sucha osad zważono i stwierdzono, ze jego masa wynosi 20 g. Ustal:
a) wzór sumaryczny węglowodoru,
b) masę tlenku miedzi (II) użytego do utlenienia tej próbki węglowodoru przy założeniu, iż przereagowała całkowicie.

[Wakacyjna lista wyzwań (2021) ; 86]

Answer 1

Verified answer

Witaj :)

PODPUNKT a ZADANIA:

Wzór ogólny naszego szukanego węglowodoru to . Naszym zadaniem jest odnalezienie wartości indeksów x oraz y we wzorze węglowodoru.

W pierwszej kolejności wyznaczymy ilość atomów węgla w naszym węglowodorze, korzystając z drugiej części informacji zawartej w treści zadania. Wiemy, że powstający w reakcji utlenienia gazowy produkt w reakcji z wodą wapienną tworzy osad. Możemy z tego wywnioskować, że gazem tym jest tlenek węgla(IV). Zapisujemy równanie reakcji powstawania osadu.

                               

Z powyższego równania reakcji widzimy, że 1 mol CO₂ daje 1 mol CaCO₃. Zapiszmy dane, którymi dysponujemy, i które możemy obliczyć:

Możemy więc zapisać, że:

Wyliczyliśmy teraz, ile gramów tlenku węgla(IV) powstaje w reakcji utlenienia 3g węglowodoru. Obliczmy teraz, ile moli stanowi powyższa masa:

Teraz wiemy, że w tej reakcji powstaje 0,2mol tlenku węgla(IV). Wiemy, że 1mol CO₂ zawiera 1 atom C, czyli nasz węglowodór ma w swojej cząsteczce 0,2 atomy węgla. Aby liczba atomów węgla była liczbą całkowitą pomnóżmy 0,2 przez 10, co da nam 2 atomy węgla. Możemy teraz zapisać nasz wzór węglowodoru jako:

Kolejnym zadaniem, które przed nami stoi to obliczenie ilości atomów wodoru. Zapiszmy równanie reakcji utleniania tego węglowodoru:

Nie mogliśmy uzupełnić wszystkich współczynników w powyższym równaniu, ze względu na to, że nie wiemy ile atomów wodoru zawiera nasz poszukiwany węglowodór, ale skorzystamy z tego równania.

Widzimy z niego, że 1 mol węglowodoru daje 2 mole tlenku węgla(IV). Liczba moli określa się wzorem:

Zapiszmy dane, którymi dysponujemy:

Na podstawie równania reakcji możemy zapisać, że:

skorzystajmy ze wzoru na liczbę moli, pamiętając o tym, że w reakcji powstają 2 mole CO₂, wówczas mamy:

Rozwiązując powyższe równanie wyznaczając wartość y otrzymamy liczbę atomów wodoru w cząsteczce węglowodoru. Pamiętajmy, że , gdyż mianownik musi być różny od 0, aby równanie miało sens matematyczny. Rozwiązujemy równanie:

Tym oto sposobem wyznaczyliśmy ilość atomów wodoru w cząsteczce węglowodoru. Wynosi ona 6

ODP.: Wzór sumaryczny węglowodoru to:

PODPUNKT b ZADANIA:

Aby rozwiązać ten podpunkt zadania musimy zapisać równanie reakcji z uzupełnionymi współczynnikami stechiometrycznymi. Przepiszmy reakcję z podpunktu a znając już wzór naszego węglowodoru:

Wiemy już, że y wynosi 6, wobec czego:

Wobec czego:

ODP.: Do utlenienia tego węglowodoru, przy założeniu, że przereagował on całkowicie zużyto 56g tlenku miedzi(II)