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我们的问题告诉我们
如果有1.125g的液态烃 CxHy
我们还不知道有多少个C多少个H
所以它还是个神秘的烃类
把它放在一个仪器里燃烧
就是图4-7这样
这是那个仪器
这是我们神秘烃类正在燃烧
或者说是它跟氧气发生反应
你需要有氧气燃烧反应才会发生
所以它在仪器里燃烧
和氧气一起燃烧
题目说了…
开始的时候有1.125g
它还说 生成了3.447g的二氧化碳
和1.647g的水
我先把这个反应写下来吧
先写第一个条件
把第一句里的
所有给出的信息都写下来
题目说最开始的烃
有x个C和y个H
并且是液态的
它说这是液态的烃
然后我们用气态的氧气将它燃烧
生成二氧化碳和水
实际上 你无法确切地
配平这个反应式
因为你不知道反应式左边
有多少个碳和氢
但是题目明确告诉我们了
所有物质的质量
至少给出了开始的反应物
和最终的生成物的质量
我们还假定氧气是过量的
就是说这个烃是限制反应物
我们有充裕的氧气
足够把这全部的烃
都转化为二氧化碳和水
而且题目说
我们有1.125g的神秘物质
然后它生成了3.447g二氧化碳
和1.647g的水
现在我们来解题…
好吧 还是先把题目看完吧
在一个单独的反应中
或者说一个单独的实验中
这个化合物的摩尔质量
是86.2g/mol
我写下来
CxHy的摩尔质量等于…
不如我把它换个表示
这次我们不像以前那样表示
而是86.2g神秘的CxHy
比上1mol神秘的CxHy
然后要求的是
求这个神秘烃CxHy的
分子式和实验式
提醒一下
实验式就是 一个分子内
各种原子的最简整数比
也就是求出碳比上氢的最简比
或是氢比碳
就能得出分子的实验式
而分子式就是 在每个分子中
碳和氢的
准确个数
我猜想我们可以
用这些条件来解题了
只要我们知道了实验式
实验式
我们就可以用这个摩尔质量
算出真正的分子式
所以我们首先来求实验式吧
我们的思路是先想
反应生成了多少摩尔的二氧化碳
和多少mol的氢?
或者说 在最终产物里
有多少摩尔的碳原子?
又有多少摩尔的氢原子?
这样我们就可以算出比例
产物中碳和氢的比例
或是氢和碳的比例
一定会等于
反应物中的比例
因为它们都来自于反应物
它们不是来自于水
然后我们就很有希望
算出氢原子比碳原子
或碳原子比氢原子的最简比
这听起来是有点复杂
但我想只要一步一步来
也不会太麻烦
这是个不错的起点
我们先算一下
它们俩的物质的量吧
先从二氧化碳开始
先算二氧化碳
它的摩尔质量是多少?
那么我们来看原子质量数
碳是12
加上两个氧 就是2乘以…
氧的质量数是16
你也可以去查表
然后这个的相对分子质量就等于44
这就是它的相对分子质量
也就是所有同位素的质量的
平均值
如果你有整整1mol的二氧化碳
也就是6.022×10^23个分子
那么它的质量就是44g
所以是 44g二氧化碳/1mol二氧化碳
如果我们想知道
我们有多少摩尔
我们知道二氧化碳有3.447g
我们要把它乘上某个
分母里有“g二氧化碳”的数
我们要把它乘上
某个这样的数
然后我们又想得到的是“mol二氧化碳”
所以这个数应该是“mol二氧化碳/g二氧化碳”
那正好就是这个的倒数
这是克/摩尔 我们要的是摩尔/克
所以由这个44g/mol
我们得到 1/44 mol/g
或者说每44g就是1mol
每1mol就是44g
只是把它换了过来
那就乘吧
“g二氧化碳”约掉了
剩下3.447/44
那就来算一下吧
这是3.447/44
答案是0.07834
后面是7834
记住了
所以是0.07834mol二氧化碳
这是剩下的单位“mol二氧化碳”
现在再来算水的物质的量
同样的方法
我看看写在哪里好呢
就这儿吧
用橙色 写在这里
首先我们有1.647g水
然后水的摩尔质量是多少?
同理 它的原子量…
每个氢是1
有两个 所以是2×1
再加16 氧的质量数
2×1+16 等于18
这也是它的摩尔质量
所以你可以理解成 18g水/1mol水
接下来要转化这个
把质量转为物质的量
就是要乘上某个数
分子上是摩尔
分母上是克
我们要“g水”在分母上
“mol水”在分子上
这就是这个的倒数
这里有18g/1mol
也就是1mol/18g
这样等于多少呢?
这两个单位约掉
剩下(1.647/18)mol水
我拉过来一点
计算器出来
清除
所以1.647/18 等于0.0915
就等于0.0915
我换个新颜色
我们有0.0915mol的水
现在 我们已经算出产物里
有多少摩尔的二氧化碳
有多少摩尔的水
接着 我说了我们要求
氢对碳或是碳对氢的比例
从而求出实验式
我们可以这样来看
产物中所有的氢和碳
都来自我们的神秘烃
所以如果能算出
产物中氢和碳的比例
我们也就知道了反应物氢和碳的比例
我们也就知道了反应物氢和碳的比例
因为它们肯定都来自于这个家伙
很明显 氧气
没有氢和碳
所以所有的氢和碳
都来自我们的未知物质
那我们有多少摩尔的碳呢?
在二氧化碳 我们的产物里
有多少碳原子呢?
碳的唯一产物就是二氧化碳了
水里面没有碳原子
所以如果我们有这么多二氧化碳
也就有同样多的碳原子
0.07834mol碳
你可以说 这只是一个数
这是0.07 乘以6.022×10^23
乘以那个巨大的数
摩尔是一个数
别忘了这么重要的一点
那么 这表示有相同数量的碳原子
然后 我们有这么多水
那么有多少氢原子呢?
每一个水分子有两个氢原子
所以是两倍的氢原子
所以要乘2
0.0915×2 等于0.183
所以是0.183
我们可以再补个0
因为我们其实…
好吧 我忘了考虑有效数字了
这里应该补上一个0的
但这也不会有太大影响
0.183mol氢原子
因为每个水分子有2个氢
所以直接把这个数乘2
现在 我们来算一下
氢对碳的比例
相当简单
直接求这两个的比例就行了
所以氢和碳的比例是
0.183mol氢原子
比上0.07834mol碳原子
然后我们要想办法把它
转换成一个整数比
好好想想
我们先把这个数除出来
看看得到什么
如果我们用…
嗯 0.183
除以0.07834
得到2.336
这是一个近似的结果…
我换个新颜色
它近似等于 2.336mol氢原子
比上1mol碳原子
它看上去不是一个整齐的比例
但是这里挺接近1/3
那么我们把分子和分母
同时乘以3看看会怎么样?
3×2是6 3×1/3是1
所以前面是7
7mol氢原子
近似取值
因为我要把它弄成合理的整数
7mol氢原子/3mol碳原子
这里有个小小的技巧
我们得到的是2.33:1 或2.336:1
这个看起来 这里
这一部分看起来…
如果把它乘以3
就会非常接近1
所以我把分子和分母
同时乘以3
这是一个小技巧
观察数字 再乘上某个数
让它变成一个整数
如果你不信
我们可以把这个数乘以3
得到的结果非常非常非常非常接近7
这就行了
所以把两个都乘以3之后
就是每7mol氢原子对应3mol碳原子
这就算出了我们的实验式
7个氢对应3个碳
对吧?
如果每7mol对应3mol
就意味着7个氢原子对应3个碳原子
所以我们的未知烃的实验式
就是3个碳和7个氢
接下来我们要求的是
准确的分子式
准确的数…
这个只不过是最简比
有可能它有9个碳和21个氢
我们也不知道
所以我们要用到
题目给出的其他条件
题目说了 摩尔质量是86.2g/mol
题目说了 摩尔质量是86.2g/mol
就是这个条件
把它复制下来
86.2 看上去像80.2
不过我们记住了是86.2
粘贴到这里
这是题目给我们的条件
只是为了好玩 假如这就是分子式
它的摩尔质量是多少?
那就按这个式子…
有好几种方法呢
我们可以用代数方法或是别的
但是最简单的方法就是
当这个是分子
它的分子量是多少?
或者说摩尔质量
就是3×12 加7×1
3×12是36 再加7×1 等于43
所以如果这就是分子式
它的摩尔质量是43g/mol
但是题目告诉我们
分子量是86g/mol
也就是说质量是这个的两倍
所以一定是相同比例下的两倍的原子
所以这个物质的分子式
到冲刺阶段了
它的分子式一定是 噔噔噔噔
按这个比例扩大两倍
那就是C3H7乘以2
应该写成C6H14
它的比例仍是14:6 也就是7:3
但是有了这个条件
我们就可以算出
这个分子中准确的
碳原子数和氢原子数了
无论如何 希望你觉得这挺有趣