Номер 11, страница 198 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 36. Ароматические углеводороды. Строение бензольного кольца, номенклатура, изомерия, физические свойства. Глава 3. Углеводороды - номер 11, страница 198.

Условие.

11. Определите молекулярную формулу гомолога бензола, пары которого в три раза тяжелее пропина при одинаковых условиях.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Относительная плотность паров гомолога бензола по пропину $D_{пропин}(гомолог) = 3$

Найти:

Молекулярную формулу гомолога бензола - ?

Решение:

По определению, относительная плотность одного газа по другому — это отношение их молярных или молекулярных масс. Условие "пары которого в три раза тяжелее пропина" означает, что относительная плотность паров гомолога бензола по пропину равна 3.

$D_{пропин}(гомолог) = \frac{M(гомолог)}{M(пропин)} = 3$

1. Сначала определим молярную массу пропина. Химическая формула пропина — $C_3H_4$.

Молярная масса пропина $M(C_3H_4)$ равна сумме атомных масс всех атомов в молекуле. Используем относительные атомные массы: $A_r(C) = 12$, $A_r(H) = 1$.

$M(C_3H_4) = 3 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) = 3 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 36 + 4 = 40$ г/моль.

2. Теперь, зная молярную массу пропина и относительную плотность, найдем молярную массу искомого гомолога бензола $M(гомолог)$.

$M(гомолог) = D_{пропин}(гомолог) \cdot M(пропин) = 3 \cdot 40 = 120$ г/моль.

3. Гомологи бензола (арены) имеют общую формулу $C_nH_{2n-6}$, где $n$ — число атомов углерода ($n \ge 6$).

Выразим молярную массу вещества через эту общую формулу:

$M(C_nH_{2n-6}) = n \cdot A_r(C) + (2n - 6) \cdot A_r(H) = 12n + 1 \cdot (2n-6) = 12n + 2n - 6 = 14n - 6$.

4. Мы знаем, что молярная масса гомолога равна 120 г/моль. Приравняем это значение к выражению молярной массы через $n$ и решим уравнение:

$14n - 6 = 120$

$14n = 120 + 6$

$14n = 126$

$n = \frac{126}{14}$

$n = 9$

5. Найденное значение $n=9$ соответствует условию $n \ge 6$. Подставим $n=9$ в общую формулу, чтобы найти молекулярную формулу гомолога:

$C_9H_{2 \cdot 9 - 6} = C_9H_{18 - 6} = C_9H_{12}$.

Ответ: Молекулярная формула гомолога бензола — $C_9H_{12}$.