Номер 2, страница 162 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 27. Циклоалканы. Глава 3. Углеводороды - номер 2, страница 162.

Условие.

2. Рассчитайте массовую долю углерода:

а) в циклопропане;

б) в циклогексане.

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

Решение.

Решение 2.

Дано:

Относительная атомная масса углерода $Ar(C) = 12$
Относительная атомная масса водорода $Ar(H) = 1$

Найти:

$ω(C)$ в циклопропане - ?
$ω(C)$ в циклогексане - ?
Как изменяется $ω(C)$ в ряду циклоалканов - ?

Решение:

Массовая доля элемента в веществе рассчитывается по формуле:
$ω(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)} \cdot 100\%$
где $n$ — число атомов элемента в молекуле, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, $Mr(вещества)$ — относительная молекулярная масса вещества.

Общая формула циклоалканов — $C_nH_{2n}$.

а) в циклопропане
Формула циклопропана — $C_3H_6$ (так как "проп" означает 3 атома углерода, n=3).
Рассчитаем относительную молекулярную массу циклопропана:
$Mr(C_3H_6) = 3 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 3 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 36 + 6 = 42$
Теперь рассчитаем массовую долю углерода в циклопропане:
$ω(C) = \frac{3 \cdot Ar(C)}{Mr(C_3H_6)} = \frac{3 \cdot 12}{42} = \frac{36}{42} = \frac{6}{7} \approx 0,8571$
В процентах: $0,8571 \cdot 100\% = 85,71\%$
Ответ: Массовая доля углерода в циклопропане составляет 85,71%.

б) в циклогексане
Формула циклогексана — $C_6H_{12}$ (так как "гекс" означает 6 атомов углерода, n=6).
Рассчитаем относительную молекулярную массу циклогексана:
$Mr(C_6H_{12}) = 6 \cdot Ar(C) + 12 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 = 72 + 12 = 84$
Теперь рассчитаем массовую долю углерода в циклогексане:
$ω(C) = \frac{6 \cdot Ar(C)}{Mr(C_6H_{12})} = \frac{6 \cdot 12}{84} = \frac{72}{84} = \frac{6}{7} \approx 0,8571$
В процентах: $0,8571 \cdot 100\% = 85,71\%$
Ответ: Массовая доля углерода в циклогексане составляет 85,71%.

Как изменяется массовая доля углерода в циклоалканах с увеличением числа атомов углерода в молекуле?
Рассмотрим общую формулу циклоалканов $C_nH_{2n}$.
Относительная молекулярная масса любого циклоалкана:
$Mr(C_nH_{2n}) = n \cdot Ar(C) + 2n \cdot Ar(H) = n \cdot 12 + 2n \cdot 1 = 12n + 2n = 14n$
Масса углерода в молекуле любого циклоалкана:
$m(C) = n \cdot Ar(C) = 12n$
Массовая доля углерода в любом циклоалкане:
$ω(C) = \frac{12n}{14n} = \frac{12}{14} = \frac{6}{7}$
Как видно из расчетов, массовая доля углерода для любого члена гомологического ряда циклоалканов является постоянной величиной, так как не зависит от числа атомов углерода $n$.
Ответ: Массовая доля углерода в гомологическом ряду циклоалканов не изменяется с увеличением числа атомов углерода в молекуле и составляет примерно 85,71%.