Номер 8, страница 94 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. Определите простейшую формулу углеводорода, содержащего 83,33% углерода.

Дано:

Углеводород $C_xH_y$
Массовая доля углерода $w(C) = 83,33\%$

Найти:

Простейшую формулу углеводорода (соотношение x : y).

Решение:

1. Углеводород состоит из атомов углерода (C) и водорода (H). Сумма массовых долей всех элементов в веществе составляет 100%. Следовательно, массовую долю водорода можно рассчитать следующим образом:

$w(H) = 100\% - w(C) = 100\% - 83,33\% = 16,67\%$

2. Простейшая (эмпирическая) формула отражает соотношение атомов элементов в молекуле. Это соотношение пропорционально соотношению количеств веществ (молей) этих элементов. Для удобства расчетов примем массу образца углеводорода равной 100 г. В этом случае масса каждого элемента будет численно равна его массовой доле в процентах:

$m(C) = 83,33 \text{ г}$
$m(H) = 16,67 \text{ г}$

3. Определим количество вещества (число молей) для каждого элемента, разделив их массы на молярные массы. Примем молярные массы: $M(C) = 12$ г/моль и $M(H) = 1$ г/моль.

Количество вещества углерода (x):

$x = n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{83,33 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 6,944 \text{ моль}$

Количество вещества водорода (y):

$y = n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{16,67 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 16,67 \text{ моль}$

4. Теперь найдем соотношение атомов в формуле, которое равно соотношению найденных количеств веществ:

$x : y = n(C) : n(H) \approx 6,944 : 16,67$

5. Чтобы получить простейшее целочисленное соотношение, разделим оба значения на наименьшее из них (6,944):

$x : y = \frac{6,944}{6,944} : \frac{16,67}{6,944} \approx 1 : 2,4$

6. Соотношение $1 : 2,4$ не является целочисленным. Чтобы преобразовать его в целые числа, необходимо найти наименьший множитель. Заметим, что десятичная дробь $2,4$ равна обыкновенной дроби $\frac{12}{5}$. Чтобы получить целые числа, умножим обе части соотношения на знаменатель дроби, то есть на 5:

$x : y = (1 \times 5) : (2,4 \times 5) = 5 : 12$

Следовательно, простейшая формула углеводорода, в котором массовая доля углерода составляет 83,33%, это $C_5H_{12}$.

Ответ: Простейшая формула углеводорода – $C_5H_{12}$.