РУҚА
Задания № 10, 15 · ЕГЭ

Молекулярная формула по плотности пара

Алгоритм перехода от плотности пара и состава к формуле CₓHᵧ
6 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Плотность пара позволяет найти относительную молекулярную массу углеводорода, а состав — его простейшую формулу. Затем сравнивают молярные массы и получают молекулярную формулу вещества.

Что связывает плотность пара и молекулярную массу

Для газов и паров при одинаковых температуре и давлении плотность прямо пропорциональна молярной массе. Поэтому относительная плотность пара одного газа по другому равна отношению их молярных масс. Перед решением полезно повторить относительную молекулярную массу углеводорода и относительную плотность углеводорода.

D
Относительная плотность пара

Относительная плотность пара газа A по газу B — это отношение плотности пара A к плотности газа B при одинаковых условиях. Для идеальных газов она равна отношению молярных масс.

\[D_{A/B}=\frac{M(A)}{M(B)}\]

На экзамене чаще всего встречаются три случая:

Что даноКак найти M углеводорода
Относительная плотность по водороду \(D_{H_2}\)\(M=2D_{H_2}\)
Относительная плотность по воздуху \(D_{\text{возд}}\)\(M\approx29D_{\text{возд}}\)
Абсолютная плотность пара \(\rho\) при н. у.\(M=\rho V_m\), где \(V_m=22{,}4\ \text{л/моль}\)
T
Главное правило

Если относительная плотность дана по водороду, умножайте её на 2; если по воздуху — примерно на 29. Нельзя использовать множитель 2 или 29 без указания, относительно какого газа дана плотность.

Как получить простейшую формулу по составу

Углеводород состоит только из углерода и водорода. Если известны массовые доли элементов, принимают массу вещества за 100 г, находят массы углерода и водорода, переводят их в количества вещества и делят на наименьшее значение.

\[n(\mathrm C)=\frac{m(\mathrm C)}{12},\qquad n(\mathrm H)=\frac{m(\mathrm H)}{1}\]

Полученное отношение атомов округляют до небольших целых чисел. Если массовая доля углерода равна \(w(\mathrm C)\), то массовая доля водорода равна \(w(\mathrm H)=1-w(\mathrm C)\), или в процентах — \(100\%-w(\mathrm C)\).

Удобная запись

Можно сразу взять 100 г вещества: численное значение массовой доли в процентах станет массой элемента в граммах. Например, 85,7% углерода означают 85,7 г углерода в условной порции 100 г.

Полный алгоритм определения формулы

  1. Определите, относительно какого газа дана плотность: водорода, воздуха или другого газа.
  2. Рассчитайте молярную массу углеводорода по формуле относительной плотности.
  3. По массовым долям найдите количества вещества углерода и водорода.
  4. Составьте простейшую формулу \(\mathrm{C_aH_b}\).
  5. Вычислите её относительную молекулярную массу \(M_{\text{пр}}=12a+b\).
  6. Найдите множитель \(k=\frac{M}{M_{\text{пр}}}\). Он должен быть близким к целому числу.
  7. Умножьте индексы простейшей формулы на \(k\) и запишите молекулярную формулу \(\mathrm{C_{ak}H_{bk}}\).
\[M(\mathrm{C_xH_y})=12x+y\]
\[k=\frac{M(\text{вещества})}{M(\text{простейшей формулы})}\]
Микро-проверка

Относительная плотность пара углеводорода по водороду равна 21. Чему равна его молярная масса?

Разобранный пример

Плотность пара углеводорода по водороду равна 21. Массовая доля углерода в веществе составляет 85,7%. Определите молекулярную формулу.

Показать решение Решение
1
Плотность дана по водороду, поэтому молярная масса в два раза больше относительной плотности.
\(\displaystyle M=2D_{H_2}=2\cdot21=42\ \text{г/моль}\)
2
В условной порции массой 100 г содержится 85,7 г углерода и 14,3 г водорода.
\(\displaystyle m(\mathrm C)=85{,}7\ \text{г},\qquad m(\mathrm H)=100-85{,}7=14{,}3\ \text{г}\)
3
Переводим массы элементов в количества вещества.
\(\displaystyle n(\mathrm C)=\frac{85{,}7}{12}\approx7{,}14;\qquad n(\mathrm H)=\frac{14{,}3}{1}=14{,}3\)
4
Делим оба количества на меньшее число 7,14.
\(\displaystyle \frac{n(\mathrm C)}{7{,}14}=1;\qquad \frac{n(\mathrm H)}{7{,}14}\approx2\)
5
Простейшая формула имеет соотношение атомов C:H = 1:2.
\(\displaystyle \text{Простейшая формула: }\mathrm{CH_2}\)
6
Находим молярную массу простейшей формулы и множитель.
\(\displaystyle M_{\text{пр}}=12+2=14;\qquad k=\frac{42}{14}=3\)
7
Умножаем индексы простейшей формулы на 3.
\(\displaystyle (\mathrm{CH_2})_3=\boxed{\mathrm{C_3H_6}}\)
№
Ответ

Молекулярная формула углеводорода — \(\mathrm{C_3H_6}\). Проверка: \(M(\mathrm{C_3H_6})=3\cdot12+6=42\) г/моль, значит \(D_{H_2}=42/2=21\).

Проверки и особые случаи

Если известны только массовые доли, обычно сначала находят простейшую, или эмпирическую, формулу. Отличие простейшей формулы от молекулярной подробно рассматривается на странице простейшая формула углеводорода. Молекулярная формула может совпасть с простейшей, если \(k=1\).

Углеводород должен удовлетворять общему ограничению: число атомов водорода не может быть отрицательным или чрезмерно большим. Для соединения \(\mathrm{C_xH_y}\) обычно проверяют, что \(y\leq2x+2\). Это помогает заметить арифметическую ошибку, но само по себе не определяет класс вещества.

При расчётах из округлённых массовых долей возможны небольшие отклонения: отношение 1,99 принимают за 2, а 2,98 — за 3. Однако множитель \(k\) должен быть целым или очень близким к целому.

!
Частые ошибки

1. Путают плотность по водороду с плотностью по воздуху. 2. Используют относительные атомные массы наоборот: для углерода нужно делить массу на 12, для водорода — на 1. 3. Останавливаются на простейшей формуле, не сравнив её молярную массу с найденной. 4. Округляют отношение атомов слишком рано. 5. Записывают индексы, не умножив оба на один и тот же множитель.

Минимальный набор формул

Запомните: \(M=2D_{H_2}\); \(M\approx29D_{\text{возд}}\); \(M(\mathrm{C_xH_y})=12x+y\); \(n=m/M\); \(k=M/M_{\text{пр}}\).

Связь с другими задачами

После нахождения формулы можно определить класс вещества по общей формуле, составить уравнение реакции углеводорода или использовать схему распознавания углеводородов. В задачах на горение формулу иногда находят другим путём — по объёмным отношениям газов при горении или по массовой доле углерода.

Q
Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · Плотность пара
Относительная плотность пара по воздуху равна 2. Какова приблизительная молярная масса?
Главное за минуту

Главное

  • Сначала по плотности находят молярную массу углеводорода: \(M=2D_{H_2}\) или \(M\approx29D_{\text{возд}}\).
  • По массовым долям вычисляют количества атомов и получают простейшую формулу.
  • Молекулярную формулу находят умножением индексов простейшей формулы на \(k=M/M_{\text{пр}}\).
  • Итог обязательно проверяют по молярной массе и исходной плотности пара.