Номер 7, страница 90 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 13. Предмет и значение органической химии. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 7, страница 90.

Условие.

7. Определите молекулярную формулу предельного углеводорода, если известно, что при полном сгорании 25,0 г этого соединения образовалось 36,0 г воды. Вычислите также массу полученного при этом углекислого газа.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(углеводорода) = 25,0 \text{ г}$

$m(H_2O) = 36,0 \text{ г}$

Углеводород является предельным, то есть его общая формула $C_nH_{2n+2}$.

Найти:

1. Молекулярную формулу углеводорода - $C_nH_{2n+2}$

2. Массу углекислого газа - $m(CO_2)$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения предельного углеводорода в общем виде:

$C_nH_{2n+2} + (\frac{3n+1}{2})O_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1)H_2O$

2. Найдем количество вещества (моль) образовавшейся воды. Молярная масса воды $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.

$\nu(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{36,0 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 2,0 \text{ моль}$

3. Весь водород из сгоревшего углеводорода перешел в воду. Найдем массу водорода в воде. В одной молекуле воды ($H_2O$) содержится два атома водорода.

Количество вещества атомов водорода:

$\nu(H) = 2 \cdot \nu(H_2O) = 2 \cdot 2,0 \text{ моль} = 4,0 \text{ моль}$

Масса водорода в исходном соединении (молярная масса атомарного водорода $M(H) = 1 \text{ г/моль}$):

$m(H) = \nu(H) \cdot M(H) = 4,0 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 4,0 \text{ г}$

4. Углеводород состоит только из углерода и водорода. Найдем массу углерода в исходном образце:

$m(C) = m(углеводорода) - m(H) = 25,0 \text{ г} - 4,0 \text{ г} = 21,0 \text{ г}$

5. Найдем количество вещества атомов углерода (молярная масса углерода $M(C) = 12 \text{ г/моль}$):

$\nu(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{21,0 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 1,75 \text{ моль}$

6. Теперь мы можем найти соотношение атомов углерода и водорода в молекуле, чтобы определить простейшую формулу:

$n : (2n+2) = \nu(C) : \nu(H)$

$n : (2n+2) = 1,75 : 4,0$

Чтобы найти целочисленное соотношение, разделим оба числа на меньшее (1,75):

$\frac{1,75}{1,75} : \frac{4,0}{1,75} \rightarrow 1 : 2,2857...$

Представим $2,2857...$ в виде дроби: $\frac{4}{1,75} = \frac{400}{175} = \frac{16}{7}$.

Таким образом, соотношение $C : H = 1 : \frac{16}{7}$. Умножим на 7, чтобы получить целые числа: $7 : 16$.

Простейшая формула углеводорода - $C_7H_{16}$. Проверим, является ли он предельным: $2n+2 = 2 \cdot 7 + 2 = 14+2=16$. Условие выполняется, значит, молекулярная формула - $C_7H_{16}$ (гептан).

7. Теперь вычислим массу полученного углекислого газа ($CO_2$). Весь углерод из исходного вещества перешел в углекислый газ. Следовательно, количество вещества $CO_2$ равно количеству вещества атомов углерода:

$\nu(CO_2) = \nu(C) = 1,75 \text{ моль}$

Найдем молярную массу углекислого газа:

$M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$

Вычислим массу $CO_2$:

$m(CO_2) = \nu(CO_2) \cdot M(CO_2) = 1,75 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 77,0 \text{ г}$

Ответ: Молекулярная формула предельного углеводорода - $C_7H_{16}$. Масса полученного углекислого газа - $77,0 \text{ г}$.