Номер 15, страница 226 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 42. Галогенопроизводные углеводородов. Глава 3. Углеводороды - номер 15, страница 226.

Условие.

15. При сгорании газообразного галогенопроизводного углеводорода выделилось 2,24 л (н. у.) углекислого газа, 1,8 г воды и 1 г фтороводорода. Определите молекулярную массу вещества.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(CO_2) = 2,24 \text{ л}$ (н. у.)

$m(H_2O) = 1,8 \text{ г}$

$m(HF) = 1 \text{ г}$

Найти:

$M(\text{вещества}) - ?$

Решение:

1. Исходное вещество — галогенопроизводное углеводорода, которое при сгорании образует $CO_2$, $H_2O$ и $HF$. Это означает, что в состав вещества входят атомы углерода (C), водорода (H) и фтора (F). Общая формула вещества — $C_xH_yF_z$. Чтобы найти его формулу, определим количество вещества каждого элемента в продуктах реакции.

2. Найдем количество вещества углерода (C). Весь углерод из исходного соединения переходит в углекислый газ ($CO_2$).

Количество вещества $CO_2$ (при нормальных условиях, н. у., молярный объем $V_m = 22,4$ л/моль):

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Так как в одной молекуле $CO_2$ содержится один атом углерода, количество вещества атомов углерода равно:

$n(C) = n(CO_2) = 0,1 \text{ моль}$

3. Найдем количество вещества фтора (F). Весь фтор из исходного соединения переходит во фтороводород ($HF$).

Молярная масса $HF$: $M(HF) = 1 + 19 = 20 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $HF$:

$n(HF) = \frac{m(HF)}{M(HF)} = \frac{1 \text{ г}}{20 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

Так как в одной молекуле $HF$ содержится один атом фтора, количество вещества атомов фтора равно:

$n(F) = n(HF) = 0,05 \text{ моль}$

4. Найдем общее количество вещества водорода (H). Водород из исходного соединения распределяется между водой ($H_2O$) и фтороводородом ($HF$).

Молярная масса $H_2O$: $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $H_2O$:

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{1,8 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Общее количество вещества атомов водорода:

$n(H) = 2 \cdot n(H_2O) + 1 \cdot n(HF) = 2 \cdot 0,1 + 0,05 = 0,2 + 0,05 = 0,25 \text{ моль}$

5. Теперь найдем соотношение атомов в молекуле, то есть индексы x, y и z. Для этого найдем отношение количеств веществ C, H и F:

$x : y : z = n(C) : n(H) : n(F) = 0,1 : 0,25 : 0,05$

Чтобы получить целочисленное соотношение, разделим все значения на наименьшее (0,05):

$x : y : z = \frac{0,1}{0,05} : \frac{0,25}{0,05} : \frac{0,05}{0,05} = 2 : 5 : 1$

Простейшая (эмпирическая) формула вещества — $C_2H_5F$.

6. Эта формула соответствует стабильному соединению — фторэтану. В условии сказано, что исходное вещество газообразное. Температура кипения фторэтана составляет –37,1 °C, поэтому при нормальных условиях (0 °C) он является газом. Следовательно, молекулярная формула совпадает с простейшей: $C_2H_5F$.

7. Определим молекулярную массу вещества $C_2H_5F$, используя относительные атомные массы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(F)=19$.

$Mr(C_2H_5F) = 2 \cdot Ar(C) + 5 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(F) = 2 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 1 \cdot 19 = 24 + 5 + 19 = 48$

Молекулярная масса вещества равна 48 а.е.м., а молярная масса — 48 г/моль.

Ответ: 48.