Combustión y determinación fórmula molecular

se analiza un hidrocarburo por combustión y se determina la fórmula molecular

1. Al quemar 2,34 g de un hidrocarburo se forman 7,92 g de dióxido de carbono y 3,24 g de vapor de agua. En condiciones normales la densidad del hidrocarburo gaseoso es 3,75 g·L -1 . a) Determine su masa molecular. Determine su fórmula molecular. ¿Qué volumen de oxígeno gaseoso a 85ºC y 700 mm de Hg de presión, se necesita para los 2,34 g de este hidrocarburo?

2. Para determinar la masa molecular del hidrocarburo, utilizamos la ecuación de estado de los gases, modificada. P · V = n · R · T d = m V n = m Pm De donde: Pm = d · R · T P Pm = 3,75 g·L -1 · 0,082 atm·L·K -1 ·mol -1 · 273 K 1 atm = 84 g· mol -1 La masa molecular del hidrocarburo es 84 g/mol

3. Para determinar la fórmula del hidrocarburo, tenemos que conocer la masa de carbono y de hidrógeno en los 2,34 g del hidrocarburo. Para ello nos basamos en que la cantidad de carbono del hidrocarburo será el carbono del dióxido de carbono formado y la masa de hidrógeno será la del hidrógeno del agua formada. Masa molecular CO 2 = 12 + 16 · 2 = 44 g/mol Masa molecular H 2 O = 2 · 1 + 16 = 18 g/mol Cálculo la masa de cada elemento por cada 2,34 gramos de sustancia Masa de C en el CO 2 = 7,92 · 12/44 = 2,16 g Masa de H en el H 2 O = 3,24 · 2/18 = 0,36 g

4. Observamos que la suma de las masas del carbono y del hidrógeno es algo distinta a 2,34 g del hidrocarburo. Puede ser error de algún dato o error en las medidas y análisis. m (C) = 2,16 g; m(H) = 0,36 g Hallamos los moles que son estas masas n(C) = 2,16 g 12 g/mol = 0,18 mol n(H) = 0,36 g 1 g/mol = 0,36 mol Estas dos cantidades tienen que guardar una relación de números naturales. En este caso 0,36 es doble de 0,18.

5. n(C) = 0,18 mol n(H) = 0,36 mol La fórmula será de la forma CnH2n , siendo n un número natural. Utilizo el principio de conservación de la masa ya que conozco la masa molecular: 84 = (1 · 12 + 2 ·1) n Despejando y operando resulta: n = 6 Luego la fórmula del hidrocarburo es: C 6 H 12

6. Para determinar el volumen de oxígeno que se necesita tenemos que escribir la ecuación química de la reacción y ajustarla. C 6 H 12 + O 2  CO 2 + H 2 O 6 6 9 El número de moles de oxígeno que se necesita será nueve vedes el número de moles de hidrocarburo quemado. Determinando los moles de hidrocarburo sabremos los de oxígeno que se necesitan. n(C 6 H 12 ) = 2,34 g 84 g/mol = 0,027857 mol n(O2) = 9 · 0,0286 = 0,2507 mol

7. Hallamos el volumen que ocupan estos moles utilizando la ecuación de los gases. 700 mmHg 1 atm 760 mmHg ·V(O2) = 0,2507 · 0,082 atm·L·K -1 ·mol -1 · 358 K Despejando y operando resulta: V(O2) = 7 ,99 L El volumen de oxígeno que se necesita es de 7,99 L