Массовая доля водорода в алкане равна - 15,625%. Какова молекулярная формула данного алкана?

Для того чтобы найти молекулярную формулу алкана, используя массовую долю водорода, необходимо выполнить несколько шагов.

1. Определим соотношение масс водорода и углерода. Пусть молекулярная формула алкана имеет вид CₙHₖ, где n — это количество атомов углерода, а k — количество атомов водорода в молекуле. Алканы имеют общую формулу CₙH₂ₙ₊₂.

2. Массовая доля водорода в алкане. По условию задачи массовая доля водорода в данном алкане составляет 15,625%. Это означает, что на 100 г вещества 15,625 г приходится на водород, а оставшиеся 84,375 г — на углерод.

3. Массовые доли элементов. Молекулярная масса водорода (H) равна 1 г/моль, а молекулярная масса углерода (C) равна 12 г/моль. Рассчитаем массовую долю водорода в алкане CₙH₂ₙ₊₂.

   Масса водорода в молекуле = 2n + 2 (так как в молекуле CₙH₂ₙ₊₂ два атома водорода для каждого атома углерода, плюс два дополнительных атома водорода).

   Масса углерода в молекуле = 12n (поскольку масса одного атома углерода равна 12 г/моль).

   Полная масса молекулы = 12n + (2n + 2).

4. Массовая доля водорода:

   $$\frac{2n + 2}{12n + 2n + 2} = 15,625\% = 0,15625$$

   Упростим это уравнение:

   $$\frac{2n + 2}{14n + 2} = 0,15625$$

5. Решим уравнение. Умножим обе части уравнения на (14n + 2):

   $$2n + 2 = 0,15625 \cdot (14n + 2)$$ $$2n + 2 = 2,1875n + 0,3125$$

   Переносим все члены с n в одну сторону, а константы — в другую:

   $$2n - 2,1875n = 0,3125 - 2$$ $$-0,1875n = -1,6875$$

   Разделим обе стороны на -0,1875:

   $$n = \frac{-1,6875}{-0,1875} = 9$$

6. Определим молекулярную формулу. Поскольку n = 9, молекула имеет 9 атомов углерода и 2n + 2 = 2×9 + 2 = 20 атомов водорода.

Итак, молекулярная формула алкана — C₉H₂₀.