Номер 7, страница 186 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 33. Алкины. Строение, номенклатура, изомерия, физические свойства. Глава 3. Углеводороды - номер 7, страница 186.

Условие.

7. Рассчитайте массовую долю углерода:

а) в ацетилене ($C_2H_2$)

б) в гексине-1 ($C_6H_{10}$)

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

Решение.

Решение 2.

Дано:

а) Ацетилен ($C_2H_2$)

б) Гексин-1 ($C_6H_{10}$)

Относительные атомные массы (округленные): $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$.

Найти:

1. Массовую долю углерода $ω(C)$ в ацетилене и гексине-1.

2. Характер изменения массовой доли углерода в гомологическом ряду алкинов с увеличением числа атомов углерода.

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.

а) в ацетилене

1. Химическая формула ацетилена (этина) — $C_2H_2$.

2. Рассчитаем относительную молекулярную массу ацетилена:

$Mr(C_2H_2) = 2 \cdot Ar(C) + 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 12 + 2 \cdot 1 = 24 + 2 = 26$.

3. Рассчитаем массовую долю углерода в ацетилене:

$ω(C) = \frac{2 \cdot Ar(C)}{Mr(C_2H_2)} = \frac{2 \cdot 12}{26} = \frac{24}{26} \approx 0.923$

В процентах: $0.923 \cdot 100\% = 92.3\%$.

Ответ: Массовая доля углерода в ацетилене составляет приблизительно 92.3%.

б) в гексине-1

1. Общая формула алкинов — $C_nH_{2n-2}$. Для гексина-1 число атомов углерода $n=6$, следовательно, число атомов водорода $2 \cdot 6 - 2 = 10$. Химическая формула гексина-1 — $C_6H_{10}$.

2. Рассчитаем относительную молекулярную массу гексина-1:

$Mr(C_6H_{10}) = 6 \cdot Ar(C) + 10 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 10 \cdot 1 = 72 + 10 = 82$.

3. Рассчитаем массовую долю углерода в гексине-1:

$ω(C) = \frac{6 \cdot Ar(C)}{Mr(C_6H_{10})} = \frac{6 \cdot 12}{82} = \frac{72}{82} \approx 0.878$

В процентах: $0.878 \cdot 100\% = 87.8\%$.

Ответ: Массовая доля углерода в гексине-1 составляет приблизительно 87.8%.

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

Для анализа этой зависимости рассмотрим общую формулу для расчета массовой доли углерода в алкинах с общей формулой $C_nH_{2n-2}$:

$ω(C) = \frac{n \cdot Ar(C)}{Mr(C_nH_{2n-2})} = \frac{n \cdot 12}{n \cdot 12 + (2n - 2) \cdot 1} = \frac{12n}{14n - 2}$

Сравним полученные ранее значения:

• Для ацетилена ($n=2$): $ω(C) \approx 92.3\%$
• Для гексина-1 ($n=6$): $ω(C) \approx 87.8\%$

Как видно из сравнения, с увеличением числа атомов углерода с 2 до 6 массовая доля углерода уменьшилась. Это общая тенденция для гомологического ряда алкинов. Каждый следующий гомолог отличается от предыдущего на группу $-CH_2-$. Массовая доля углерода в этой гомологической разности составляет $12 / (12+2) = 12/14 \approx 85.7\%$.

Поскольку массовая доля углерода в первом члене ряда, ацетилене ($92.3\%$), выше, чем в добавляемой группе $-CH_2-$ ($85.7\%$), то при переходе к старшим гомологам происходит "разбавление" общей доли углерода, и она уменьшается, стремясь к предельному значению $12/14 \approx 85.7\%$.

Ответ: С увеличением числа атомов углерода в гомологическом ряду алкинов массовая доля углерода уменьшается.