Um composto possui em sua composição C, H e N. Uma amostra de 4,46 g do composto é queimada, formando 9,19 g de CO2 e 2,51 g de H2 O. Se a massa molar do composto é 64,09 g / mol, determine a fórmula mínima e a fórmula molecular do composto.

Passo 1

Beleza! Vamos resolver esse exercício de química juntos. A gente tem um composto que contém carbono ©, hidrogênio (H) e nitrogênio (N). Quando queimamos uma amostra desse composto, ele produz dióxido de carbono ( CO2) e água ( H2O). A gente vai usar esses dados para descobrir a fórmula mínima e a fórmula molecular do composto. Para isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria, como a determinação da composição percentual a partir das massas dos produtos da combustão e depois calcular as mols de cada elemento para achar a fórmula.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que acontece na combustão. Quando o composto queima, todo o carbono vira dióxido de carbono e todo o hidrogênio vira água. O nitrogênio geralmente fica como N2, mas como não está informado, podemos assumir que ele não participa da combustão ou não será necessário para esse cálculo.

Passo 3

Vamos calcular quantas mols de CO2 e H2O foram formadas:
Massa de CO2 = 9,19 g
Massa molar de CO2 = 44,01 g/mol
Mols de CO2 = 9,1944,01 approx 0,209 mol
Massa de H2O = 2,51 g
Massa molar de H2O = 18,02 g/mol
Mols de H2O = 2,5118,02 approx 0,139 mol

Passo 4

Agora, vamos determinar quantos mols de C e H temos no composto original:
Cada mol de CO2 corresponde a 1 mol de C.
Então, mols de C = 0,209 mol
Cada mol de H2O corresponde a 2 mols de H.
Então, mols de H = 0,139 mol times 2 = 0,278 mol

Passo 5

Sabemos que a massa total do composto é 4,46 g. Vamos calcular a massa de C e H que já identificamos e descobrir a massa de N:
Massa de C = 0,209 mol times 12,01 g/mol approx 2,51 g
Massa de H = 0,278 mol times 1,008 g/mol approx 0,28 g
Massa de N = 4,46 g - (2,51 g + 0,28 g) approx 1,67 g

Passo 6

Agora, vamos calcular os mols de N:
Massa molar de N = 14,01 g/mol
Mols de N = 1,6714,01 approx 0,119 mol

Passo 7

Agora temos os mols de cada elemento:
  • C: 0,209 mol
  • H: 0,278 mol
  • N: 0,119 mol
Para encontrar a fórmula mínima, vamos dividir todos os valores pelo menor número de mols, que é 0,119:
  • C: 0,2090,119 approx 1,76
  • H: 0,2780,119 approx 2,34
  • N: 0,1190,119 = 1
Arredondando para os números inteiros mais próximos, fica:
  • C: 1,76 approx 7/4
  • H: 2,34 approx 7/3
Para facilitar, multiplicamos todos os índices por 3 para eliminar as frações:
  • C: 7/4 times 3 approx 21/12
  • H: 7/3 times 3 = 7
  • N: 1 times 3 = 3
Ajustando para números inteiros:
Fórmula mínima: C7H7N3

Resposta

A fórmula mínima do composto é C7H7N3 e a fórmula molecular também é C7H7N3.

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