Номер 7, страница 147 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 24. Алканы. Строение, номенклатура, изомерия, физические свойства. Глава 3. Углеводороды - номер 7, страница 147.

Условие.

7. Рассчитайте массовую долю углерода:

а) в метане;

б) в пропане;

в) в декане.

Как изменяется массовая доля углерода в алканах с увеличением числа атомов углерода в молекуле?

Решение.

Решение 2.

Для решения задачи будем использовать относительные атомные массы элементов, округленные до целых чисел: $A_r(C) = 12$, $A_r(H) = 1$.

Массовая доля элемента (ω) в веществе вычисляется по формуле:

$ω(\text{элемента}) = \frac{n \cdot A_r(\text{элемента})}{M_r(\text{вещества})} \cdot 100\%$

где $n$ — число атомов элемента в молекуле, $A_r$ — относительная атомная масса элемента, $M_r$ — относительная молекулярная масса вещества.

а) в метане

Решение
1. Химическая формула метана: $CH_4$.
2. Рассчитаем относительную молекулярную массу метана:
$M_r(CH_4) = 1 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) = 1 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 16$.
3. Рассчитаем массовую долю углерода в метане:
$ω(C) = \frac{1 \cdot A_r(C)}{M_r(CH_4)} = \frac{1 \cdot 12}{16} = 0.75$.
В процентах это составляет $0.75 \cdot 100\% = 75\%$.
Ответ: Массовая доля углерода в метане составляет 75%.

б) в пропане

Решение
1. Химическая формула пропана: $C_3H_8$.
2. Рассчитаем относительную молекулярную массу пропана:
$M_r(C_3H_8) = 3 \cdot A_r(C) + 8 \cdot A_r(H) = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 36 + 8 = 44$.
3. Рассчитаем массовую долю углерода в пропане:
$ω(C) = \frac{3 \cdot A_r(C)}{M_r(C_3H_8)} = \frac{3 \cdot 12}{44} = \frac{36}{44} \approx 0.8182$.
В процентах это составляет $0.8182 \cdot 100\% \approx 81.82\%$.
Ответ: Массовая доля углерода в пропане составляет примерно 81.82%.

в) в декане

Решение
1. Химическая формула декана: $C_{10}H_{22}$.
2. Рассчитаем относительную молекулярную массу декана:
$M_r(C_{10}H_{22}) = 10 \cdot A_r(C) + 22 \cdot A_r(H) = 10 \cdot 12 + 22 \cdot 1 = 120 + 22 = 142$.
3. Рассчитаем массовую долю углерода в декане:
$ω(C) = \frac{10 \cdot A_r(C)}{M_r(C_{10}H_{22})} = \frac{10 \cdot 12}{142} = \frac{120}{142} \approx 0.8451$.
В процентах это составляет $0.8451 \cdot 100\% \approx 84.51\%$.
Ответ: Массовая доля углерода в декане составляет примерно 84.51%.

Как изменяется массовая доля углерода в алканах с увеличением числа атомов углерода в молекуле?

Сравнивая полученные результаты:

• Метан ($C_1$): $ω(C) = 75\%$
• Пропан ($C_3$): $ω(C) \approx 81.82\%$
• Декан ($C_{10}$): $ω(C) \approx 84.51\%$

Можно сделать вывод, что с увеличением числа атомов углерода в гомологическом ряду алканов, массовая доля углерода в молекуле увеличивается. Это происходит потому, что общая формула алканов $C_nH_{2n+2}$, и при увеличении $n$ доля массы "тяжелого" углерода ($A_r=12$) в общей молекулярной массе растет по сравнению с долей массы "легкого" водорода ($A_r=1$).
Ответ: С увеличением числа атомов углерода в молекуле алкана массовая доля углерода увеличивается.