Номер 19, страница 30 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

19. Наибольшая массовая доля водорода в

1) метане $CH_4$

2) этане $C_2H_6$

3) пропане $C_3H_8$

4) бутане $C_4H_{10}$

Решение

Для того чтобы определить, в каком из предложенных соединений наибольшая массовая доля водорода, необходимо рассчитать эту величину для каждого вещества. Все перечисленные вещества (метан, этан, пропан, бутан) относятся к гомологическому ряду алканов с общей формулой $C_n H_{2n+2}$.

Массовая доля элемента (ω) в веществе вычисляется по формуле:

$ω(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)}$

где $n$ — количество атомов элемента в молекуле, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr(вещества)$ — относительная молекулярная масса всего вещества. Для расчетов примем относительные атомные массы углерода $Ar(C) = 12$ и водорода $Ar(H) = 1$.

1) метане

Химическая формула метана — $CH_4$.

Относительная молекулярная масса метана:

$Mr(CH_4) = 1 \cdot Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) = 1 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 16$.

Массовая доля водорода в метане:

$ω(H) = \frac{4 \cdot Ar(H)}{Mr(CH_4)} = \frac{4 \cdot 1}{16} = 0.25$ или $25\%$.

Ответ: Массовая доля водорода в метане равна 25%.

2) этане

Химическая формула этана — $C_2H_6$.

Относительная молекулярная масса этана:

$Mr(C_2H_6) = 2 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 24 + 6 = 30$.

Массовая доля водорода в этане:

$ω(H) = \frac{6 \cdot Ar(H)}{Mr(C_2H_6)} = \frac{6 \cdot 1}{30} = 0.20$ или $20\%$.

Ответ: Массовая доля водорода в этане равна 20%.

3) пропане

Химическая формула пропана — $C_3H_8$.

Относительная молекулярная масса пропана:

$Mr(C_3H_8) = 3 \cdot Ar(C) + 8 \cdot Ar(H) = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 36 + 8 = 44$.

Массовая доля водорода в пропане:

$ω(H) = \frac{8 \cdot Ar(H)}{Mr(C_3H_8)} = \frac{8}{44} = \frac{2}{11} \approx 0.182$ или $18.2\%$.

Ответ: Массовая доля водорода в пропане равна приблизительно 18.2%.

4) бутане

Химическая формула бутана — $C_4H_{10}$.

Относительная молекулярная масса бутана:

$Mr(C_4H_{10}) = 4 \cdot Ar(C) + 10 \cdot Ar(H) = 4 \cdot 12 + 10 \cdot 1 = 48 + 10 = 58$.

Массовая доля водорода в бутане:

$ω(H) = \frac{10 \cdot Ar(H)}{Mr(C_4H_{10})} = \frac{10}{58} = \frac{5}{29} \approx 0.172$ или $17.2\%$.

Ответ: Массовая доля водорода в бутане равна приблизительно 17.2%.

Сравнивая вычисленные значения массовых долей водорода:

Метан: $25\%$

Этан: $20\%$

Пропан: $\approx 18.2\%$

Бутан: $\approx 17.2\%$

Видно, что наибольшая массовая доля водорода содержится в метане. Стоит отметить, что в гомологическом ряду алканов массовая доля водорода уменьшается с увеличением числа атомов углерода в цепи.

Ответ: 1) метане.