Номер 9, страница 94 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 14. Причины многообразия органических соединений. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 9, страница 94.

Условие.

9. Найдите формулу углеводорода, содержащего 85,71% углерода по массе, плотность паров которого в 3 раза выше плотности азота.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Углеводород $C_xH_y$
Массовая доля углерода, $\omega(C) = 85,71\%$
Относительная плотность паров углеводорода по азоту, $D_{N_2}(C_xH_y) = 3$

Найти:

Молекулярную формулу углеводорода $C_xH_y - ?$

Решение:

1.Определение простейшей формулы углеводорода.
Углеводород состоит из атомов углерода (C) и водорода (H). Найдем массовую долю водорода в соединении:
$\omega(H) = 100\% - \omega(C) = 100\% - 85,71\% = 14,29\%$
Соотношение индексов в формуле $C_xH_y$ равно соотношению молей атомов в веществе. Допустим, у нас есть 100 г этого углеводорода. Тогда масса углерода составит 85,71 г, а масса водорода — 14,29 г.
Найдем соотношение количества вещества (в молях) углерода и водорода, используя их молярные массы ($M(C) = 12$ г/моль, $M(H) = 1$ г/моль):
$x : y = n(C) : n(H) = \frac{m(C)}{M(C)} : \frac{m(H)}{M(H)}$
$x : y = \frac{85,71}{12} : \frac{14,29}{1}$
$x : y = 7,1425 : 14,29$
Чтобы найти соотношение целых чисел, разделим оба значения на наименьшее из них (7,1425):
$x : y = \frac{7,1425}{7,1425} : \frac{14,29}{7,1425} \approx 1 : 2$
Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула углеводорода — $CH_2$.

2.Определение молярной массы углеводорода.
Плотность паров углеводорода в 3 раза выше плотности азота ($N_2$). Относительная плотность одного газа по другому равна отношению их молярных масс:
$D_{N_2}(C_xH_y) = \frac{M(C_xH_y)}{M(N_2)} = 3$
Сначала вычислим молярную массу азота ($N_2$):
$M(N_2) = 2 \cdot A_r(N) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль
Теперь найдем молярную массу искомого углеводорода:
$M(C_xH_y) = D_{N_2}(C_xH_y) \cdot M(N_2) = 3 \cdot 28 = 84$ г/моль

3.Определение истинной (молекулярной) формулы углеводорода.
Молекулярная формула представляет собой $(CH_2)_n$. Найдем молярную массу простейшей формульной единицы $CH_2$:
$M(CH_2) = 12 + 2 \cdot 1 = 14$ г/моль
Соотнесем молярную массу истинной формулы с молярной массой простейшей:
$M(C_xH_y) = n \cdot M(CH_2)$
$84 = n \cdot 14$
$n = \frac{84}{14} = 6$
Следовательно, истинная формула углеводорода — $(CH_2)_6$, то есть $C_6H_{12}$.

Ответ: $C_6H_{12}$