Номер 4, страница 90 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 13. Предмет и значение органической химии. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 4, страница 90.

Условие.

4. Установите молекулярную формулу углеводорода, содержащего 92,31% углерода по массе, если его молярная масса равна 104 г/моль.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Массовая доля углерода в углеводороде, $w(C) = 92,31\\%$

Молярная масса углеводорода, $M(C_xH_y) = 104 \\text{ г/моль}$

Найти:

Молекулярную формулу углеводорода ($C_xH_y$)

Решение:

1. Поскольку вещество является углеводородом, оно состоит только из атомов углерода (C) и водорода (H). Обозначим его молекулярную формулу как $C_xH_y$.

2. Найдем массовую долю водорода в соединении. Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 100%.

$w(H) = 100\\% - w(C) = 100\\% - 92,31\\% = 7,69\\%$

3. Установим простейшую (эмпирическую) формулу углеводорода. Для этого найдем соотношение индексов $x$ и $y$. Это соотношение равно соотношению количеств вещества (в молях) атомов углерода и водорода.

Предположим, что у нас есть 100 г этого углеводорода. Тогда масса углерода в этом образце будет 92,31 г, а масса водорода — 7,69 г.

Найдем количество вещества для каждого элемента, используя их атомные массы: $Ar(C) \approx 12 \\text{ а.е.м.}$, $Ar(H) \approx 1 \\text{ а.е.м.}$ (численно равны молярным массам $M(C) = 12 \\text{ г/моль}$ и $M(H) = 1 \\text{ г/моль}$).

Количество вещества углерода:

$n(C) = \\frac{m(C)}{M(C)} = \\frac{92,31 \\text{ г}}{12 \\text{ г/моль}} \approx 7,6925 \\text{ моль}$

Количество вещества водорода:

$n(H) = \\frac{m(H)}{M(H)} = \\frac{7,69 \\text{ г}}{1 \\text{ г/моль}} = 7,69 \\text{ моль}$

Соотношение индексов $x$ и $y$ в формуле равно соотношению количеств вещества:

$x : y = n(C) : n(H) \approx 7,6925 : 7,69$

Для нахождения простейшего целочисленного соотношения разделим оба значения на наименьшее из них (7,69):

$x : y = \\frac{7,6925}{7,69} : \\frac{7,69}{7,69} \approx 1 : 1$

Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула углеводорода — $CH$.

4. Определим истинную (молекулярную) формулу. Молекулярная формула является целым кратным числом от эмпирической: $(CH)_n$.

Вычислим молярную массу для эмпирической формулы $CH$:

$M(CH) = M(C) + M(H) = 12 + 1 = 13 \\text{ г/моль}$

Найдем коэффициент $n$, разделив молярную массу искомого углеводорода на молярную массу его эмпирической формулы:

$n = \\frac{M(C_xH_y)}{M(CH)} = \\frac{104 \\text{ г/моль}}{13 \\text{ г/моль}} = 8$

Теперь найдем молекулярную формулу, умножив индексы в эмпирической формуле на коэффициент $n=8$:

$(CH)_8 \Rightarrow C_8H_8$

Ответ: Молекулярная формула углеводорода — $C_8H_8$.