Номер 5, страница 109 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 16. Структурная теория органических соединений. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 5, страница 109.

Условие.

5. Органическое вещество, содержащее 64,86% углерода, 13,52% водорода и 21,62% кислорода, имеет относительную плотность по водороду 37. Определите его молекулярную формулу.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$w(C) = 64,86\%$
$w(H) = 13,52\%$
$w(O) = 21,62\%$
$D_{H_2} = 37$

Найти:

Молекулярную формулу вещества - $C_xH_yO_z$

Решение:

1. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу органического вещества.
Общая формула вещества $C_xH_yO_z$. Допустим, у нас есть 100 г этого вещества. Тогда массы элементов в нем будут:
$m(C) = 100 \text{ г} \times 0,6486 = 64,86$ г
$m(H) = 100 \text{ г} \times 0,1352 = 13,52$ г
$m(O) = 100 \text{ г} \times 0,2162 = 21,62$ г
Найдем соотношение индексов $x$, $y$ и $z$, которое равно соотношению количеств веществ (в молях) атомов каждого элемента. Для этого используем молярные массы элементов: $M(C) = 12$ г/моль, $M(H) = 1$ г/моль, $M(O) = 16$ г/моль.
$x : y : z = n(C) : n(H) : n(O)$
$x : y : z = \frac{m(C)}{M(C)} : \frac{m(H)}{M(H)} : \frac{m(O)}{M(O)}$
$x : y : z = \frac{64,86}{12} : \frac{13,52}{1} : \frac{21,62}{16}$
$x : y : z = 5,405 : 13,52 : 1,351$
Чтобы получить целочисленные индексы, разделим все значения на наименьшее из них (1,351):
$x : y : z = \frac{5,405}{1,351} : \frac{13,52}{1,351} : \frac{1,351}{1,351}$
$x : y : z = 4 : 10 : 1$
Следовательно, простейшая (эмпирическая) формула вещества - $C_4H_{10}O$.

2. Определим истинную молярную массу органического вещества.
Относительная плотность по водороду ($D_{H_2}$) связана с молярной массой вещества ($M_{вещества}$) и молярной массой водорода ($M_{H_2}$) следующим соотношением:
$D_{H_2} = \frac{M_{вещества}}{M_{H_2}}$
Молярная масса водорода $M_{H_2} = 2 \times 1 = 2$ г/моль.
Тогда молярная масса искомого вещества равна:
$M_{вещества} = D_{H_2} \times M_{H_2} = 37 \times 2 = 74$ г/моль.

3. Установим истинную (молекулярную) формулу.
Для этого вычислим молярную массу вещества с простейшей формулой $C_4H_{10}O$:
$M(C_4H_{10}O) = 4 \times M(C) + 10 \times M(H) + 1 \times M(O) = 4 \times 12 + 10 \times 1 + 1 \times 16 = 48 + 10 + 16 = 74$ г/моль.

Поскольку молярная масса, вычисленная по простейшей формуле (74 г/моль), совпадает с истинной молярной массой вещества (74 г/моль), то простейшая формула является и молекулярной формулой.
Ответ: Молекулярная формула органического вещества $C_4H_{10}O$.