Массовая доля кислорода в предельной одноосновной карбоновой кислоте равна 43,24%. Установите молекулярную формулу кислоты.

Для определения молекулярной формулы предельной одноосновной карбоновой кислоты, зная массовую долю кислорода (43,24%), нужно выполнить несколько шагов.

1. Предположим, что молекула кислоты состоит из углерода (C), водорода (H) и кислорода (O). Формула такой кислоты может быть представлена как $C_nH_{2n+1}COOH$, где $n$ — это количество атомов углерода.

2. Массовая доля кислорода. В молекуле кислоты есть два атома кислорода: один в группе —COOH и второй в составе этой группы. Следовательно, общая масса кислорода в молекуле кислоты составляет:

   • Масса кислорода в $COOH$: 2 атома кислорода.

   • Молекулярная масса кислорода (O) — 16 г/моль, следовательно масса кислорода в молекуле $2 \times 16 = 32$ г/моль.

3. Массовая доля кислорода в молекуле. Массовая доля кислорода в молекуле кислоты равна 43,24%. Это означает, что 43,24% массы молекулы — это кислород, а остальные 56,76% — углерод и водород.

4. Рассчитаем молекулярную массу кислоты:
   Обозначим молекулярную массу кислоты как $M$. Масса кислорода в молекуле — это 32 г/моль. Тогда:

   $$\frac{32}{M} = 0.4324$$

   Отсюда находим $M$:

   $$M = \frac{32}{0.4324} \approx 74,03 \text{ г/моль}.$$

5. Рассчитываем состав молекулы. Молекулярная масса кислоты $M$ примерно равна 74,03 г/моль. Теперь найдём, сколько атомов углерода и водорода в молекуле:

   • Молекулярная масса $COOH$ — это 12 (углерод) + 16 (кислород) + 16 (кислород) + 1 (водород) = 45 г/моль.

   • Из молекулярной массы кислоты вычитаем массу группы $COOH$: $74,03 - 45 = 29,03$ г/моль.

   • Масса водорода (из $C_nH_{2n+1}$) составляет 29,03 г/моль, что соответствует $29,03 \div 1 = 29$ атомам водорода.

6. Решение. Из массы водорода можно определить количество атомов углерода: так как каждый атом углерода в молекуле $C_nH_{2n+1}$ имеет массу 12 г/моль, а каждый атом водорода — 1 г/моль, это соответствует молекуле, содержащей 4 атома углерода (если принять, что углерод в молекуле расположен в виде $C_4H_8COOH$).

Таким образом, молекулярная формула кислоты будет C₄H₈O₂.