Egy szénhidrogén 1 mólját 24 mól 1:1 mólarányú nitrogén: oxigén elegyben elégetjük. Az égéstermék szén-dioxid mellett,2-szer annyi mól nitrogént tartalmaz, mint vízgőzt. Mi a szénhidrogén molekulaképlete?

1mol CxHy

12mol O2

12mol N2 (hiszen 1:1arány és 24molról van szó)

----------------------------------------

CxHy + 12O2 = xCo2 + (y/2)H2O

és még valamit tudunk: a nitrogénből kétszer annyi mol van, mint a vízgőzből, illetve tudjuk, hogy 12mol nitrogén van, hiszen nem megy reakcióba.

Így a vízgőz anyagmennyisége-->[n(N2)]/2=n(H2O)

n(H2O)=6

A víz molekula 1mol oxigénatomot tartalmaz, tudjuk, hogy így "6mol oxigénatom" fogyott el.

Az oxigénmolekula kétatomos, így (12*2=)24 mol oxigénatomról van szó.A maradék oxigénatom 18, ami a szén-dioxid képlete miatt==>9 mol CO2

Tehát:

CxHy + 12O2=9CO2 + 6H2O

x=9

y=12

C9H12 a szénhidrogén molekula képlete.

Remélem érthető volt, igyekeztem részletesen leírni.

Nincs kikötve a feladatban, hogy milyen típusú szénhidrogénről van szó, ezért induljunk ki a C{n}H{m} általános képletből.

Az égés egyenlete:

C{n}H{m} + (n+m/2) O2 ---> n CO2 + m/2 H2O

24 mol 1:1 arányú O2:N2 elegyben égetünk, a nitrogén nem vesz részt a reakcióban, tehát a termékben lesz 12 mol N2.

Ez épp kétszerese a vízgőz mennyiségének, m/2-nek, tehát m=12. Tehát az ismeretlen szénhidrogén 12 C-atomot tartalmaz.

Ez sincs benne a feladatban, de feltételezhetjük, hogy tökéletes égésről van szó, tehát a 12 mol oxigénnek elegendőnek kell lenni az elégetéshez. Az általános egyenletből a szükséges O2 (n+m/2), tehát

n+m/2=<12

n=<6, tehát nem lehet több 6 szénatomnál.

Nézzük meg a telített szénhidrogéneket (ezekben van a C-hez képest a legtöbb H), általános képlet C{n}H{2n+2}.

m=2n+2=12

n=5, ennél kevesebb C-atom nem lehet.

Tehát a szóba jöhető molekulaképletek:

C5H12 (pentánizomerek)

C6H12 (hexének, ciklohexán).

Rosszul írtam valamit:

"Tehát az ismeretlen szénhidrogén 12 C-atomot tartalmaz"

Helyesen:

Tehát az ismeretlen szénhidrogén 12 H-atomot tartalmaz.

Igen, én rontottam el, már az általános egyenlet felírásakor:

C{n}H{m} + (n+m/4) O2 ---> n CO2 + m/2 H2O (m/4 helyére m/2-t írtam!)

24 mol 1:1 arányú O2:N2 elegyben égetünk, a nitrogén nem vesz részt a reakcióban, tehát a termékben lesz 12 mol N2.

Ez épp kétszerese a vízgőz mennyiségének, m/2-nek, tehát m=12. Tehát az ismeretlen szénhidrogén 12 H-atomot tartalmaz.

Ha feltételezzük, hogy a reakcióban az összes oxigén elfogyott, akkor megcsinálva a mérleget az #1 válaszoló gondolatmenete szerint, valóban az jön ki, hogy a molekulaképlet: C9H12.

De mivel nincs kikötve, hogy elfogyott az összes oxigén, szóba jöhet minden olyan szénhidrogén, amiben 12 szénatom van. Nézzük meg a telített szénhidrogéneket (ezekben van a C-hez képest a legtöbb H), általános képlet C{n}H{2n+2}.

m=2n+2=12

n=5, ennél kevesebb C-atom nem lehet.

Folyton elírom, helyesen:

De mivel nincs kikötve, hogy elfogyott az összes oxigén, szóba jöhet minden olyan szénhidrogén, amiben 12 H-atom van. Nézzük meg a telített szénhidrogéneket (ezekben van a C-hez képest a legtöbb H), általános képlet C{n}H{2n+2}.

m=2n+2=12

n=5, ennél kevesebb C-atom nem lehet.

Szóval, ha nem feltételezzük, hogy elfogyott az összes oxigén, akkor szóba jöhetnek a következők: C5H12, C6H12, C7H12, C8H12, C9H12.

Ha elfogyott, akkor csak az utolsó.