Номер 8, страница 90 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 13. Предмет и значение органической химии. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 8, страница 90.

Условие.

8. Найдите молекулярную формулу масляной кислоты, если известно, что она содержит 54,5% углерода, 36,4% кислорода и ~9,1% водорода. Известно, что 1 моль масляной кислоты весит столько же, сколько 2 моль углекислого газа.

Решение.

Решение 2.

Дано:

ω(C) = 54,5%

ω(O) = 36,4%

ω(H) ≈ 9,1%

Масса 1 моль масляной кислоты равна массе 2 моль углекислого газа ($CO_2$).

Найти:

Молекулярную формулу масляной кислоты - ?

Решение:

1.Нахождение простейшей (эмпирической) формулы.

Обозначим формулу масляной кислоты как $C_xH_yO_z$. Соотношение индексов $x:y:z$ можно найти через соотношение количеств веществ (молей) элементов.

Допустим, у нас есть 100 г масляной кислоты. Тогда массы элементов в этом образце будут:

• $m(C) = 100 \text{ г} \cdot 0,545 = 54,5 \text{ г}$
• $m(H) = 100 \text{ г} \cdot 0,091 = 9,1 \text{ г}$
• $m(O) = 100 \text{ г} \cdot 0,364 = 36,4 \text{ г}$

Найдем количество вещества каждого элемента, используя их молярные массы ($M(C) \approx 12 \text{ г/моль}$, $M(H) \approx 1 \text{ г/моль}$, $M(O) \approx 16 \text{ г/моль}$):

• $n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{54,5 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 4,542 \text{ моль}$
• $n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{9,1 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 9,1 \text{ моль}$
• $n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{36,4 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 2,275 \text{ моль}$

Найдем соотношение индексов, разделив количество молей каждого элемента на наименьшее из полученных значений (2,275):

• $x = \frac{4,542}{2,275} \approx 2$
• $y = \frac{9,1}{2,275} = 4$
• $z = \frac{2,275}{2,275} = 1$

Таким образом, простейшая формула масляной кислоты – $C_2H_4O$.

2.Нахождение истинной (молекулярной) формулы.

Сначала определим молярную массу масляной кислоты. По условию, масса 1 моль масляной кислоты равна массе 2 моль углекислого газа ($CO_2$). Это означает, что их молярные массы соотносятся как $M(\text{кислоты}) = 2 \cdot M(CO_2)$.

Вычислим молярную массу углекислого газа:

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

Теперь найдем молярную массу масляной кислоты:

$M(\text{кислоты}) = 2 \cdot 44 \text{ г/моль} = 88 \text{ г/моль}$

Далее вычислим молярную массу простейшей формулы $C_2H_4O$:

$M(C_2H_4O) = 2 \cdot M(C) + 4 \cdot M(H) + 1 \cdot M(O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 16 = 24 + 4 + 16 = 44 \text{ г/моль}$

Чтобы найти истинную формулу, нужно определить, во сколько раз истинная молярная масса больше молярной массы простейшей формулы:

$N = \frac{M(\text{истинная})}{M(\text{простейшая})} = \frac{88 \text{ г/моль}}{44 \text{ г/моль}} = 2$

Это означает, что индексы в простейшей формуле нужно умножить на 2:

$(C_2H_4O)_2 = C_{2 \cdot 2}H_{4 \cdot 2}O_{1 \cdot 2} = C_4H_8O_2$

Ответ: Молекулярная формула масляной кислоты - $C_4H_8O_2$.