Номер 18, страница 30 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

18. При сгорании 2,24 л (н. у.) углеводорода образовалось 4,48 л углекислого газа. Этот углеводород —

1) метан.

2) этан.

3) пропан.

4) бутан.

Дано:

Объем сгоревшего углеводорода $V(\text{углеводорода}) = 2,24$ л (н. у.)

Объем образовавшегося углекислого газа $V(\text{CO}_2) = 4,48$ л (н. у.)

Найти:

Формулу углеводорода.

Решение:

Общее уравнение реакции горения углеводорода с общей формулой $\text{C}_x\text{H}_y$ выглядит следующим образом:

$\text{C}_x\text{H}_y + (x + \frac{y}{4})\text{O}_2 \rightarrow x\text{CO}_2 + \frac{y}{2}\text{H}_2\text{O}$

Из этого уравнения видно, что при сгорании 1 моль углеводорода $\text{C}_x\text{H}_y$ образуется $x$ моль углекислого газа $\text{CO}_2$.

Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (в данном случае, нормальных) объемы газов относятся друг к другу так же, как их количества вещества (в молях). Следовательно, соотношение объемов исходного углеводорода и полученного углекислого газа равно соотношению их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции:

$\frac{V(\text{C}_x\text{H}_y)}{V(\text{CO}_2)} = \frac{1}{x}$

Отсюда мы можем найти $x$ — количество атомов углерода в молекуле углеводорода:

$x = \frac{V(\text{CO}_2)}{V(\text{C}_x\text{H}_y)}$

Подставим в формулу данные из условия задачи:

$x = \frac{4,48 \text{ л}}{2,24 \text{ л}} = 2$

Таким образом, в молекуле искомого углеводорода содержится 2 атома углерода. Формула этого углеводорода имеет вид $\text{C}_2\text{H}_y$.

Теперь рассмотрим предложенные варианты:

1. метан — $\text{CH}_4$ ($x=1$)
2. этан — $\text{C}_2\text{H}_6$ ($x=2$)
3. пропан — $\text{C}_3\text{H}_8$ ($x=3$)
4. бутан — $\text{C}_4\text{H}_{10}$ ($x=4$)

Найденному значению $x=2$ соответствует этан.

Проверим себя, составив уравнение реакции горения этана:

$2\text{C}_2\text{H}_6 + 7\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$

По уравнению, из 2 объемов этана получается 4 объема углекислого газа, то есть их объемное соотношение равно $2:4$ или $1:2$. В условии задачи даны объемы $2,24$ л и $4,48$ л, их соотношение также равно $1:2$. Расчеты верны.

Ответ: 2) этан.