Номер 151, страница 111 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.151. Приведите структурную формулу альдегида, в котором массовая доля углерода в 6 раз больше массовой доли водорода, а массовая доля кислорода в 1,5 раза меньше массовой доли углерода.

Дано:

Альдегид состава CₓHᵧOₙ

Отношения массовых долей ($\omega$) элементов:

1. $\omega(\text{C}) = 6 \cdot \omega(\text{H})$

2. $\omega(\text{O}) = \frac{\omega(\text{C})}{1.5}$

Найти:

Структурную формулу альдегида.

Решение:

1. Для нахождения формулы вещества необходимо определить соотношение массовых долей элементов. Обозначим массовую долю водорода $\omega(\text{H})$ как $z$.

Исходя из условий задачи, выразим массовые доли других элементов через $z$:

Массовая доля углерода: $\omega(\text{C}) = 6 \cdot \omega(\text{H}) = 6z$

Массовая доля кислорода: $\omega(\text{O}) = \frac{\omega(\text{C})}{1.5} = \frac{6z}{1.5} = 4z$

2. Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 1 (или 100%). Составим и решим уравнение:

$\omega(\text{H}) + \omega(\text{C}) + \omega(\text{O}) = 1$

$z + 6z + 4z = 1$

$11z = 1$

$z = \frac{1}{11}$

3. Теперь найдем численные значения массовых долей:

$\omega(\text{H}) = z = \frac{1}{11}$

$\omega(\text{C}) = 6z = \frac{6}{11}$

$\omega(\text{O}) = 4z = \frac{4}{11}$

4. Для определения простейшей формулы вещества CₓHᵧOₙ найдем соотношение индексов $x$, $y$ и $n$. Оно равно соотношению мольных долей элементов, которое можно найти, разделив массовые доли на относительные атомные массы элементов ($A_r(\text{H})=1$, $A_r(\text{C})=12$, $A_r(\text{O})=16$).

$x : y : n = \frac{\omega(\text{H})}{A_r(\text{H})} : \frac{\omega(\text{C})}{A_r(\text{C})} : \frac{\omega(\text{O})}{A_r(\text{O})}$

$x : y : n = \frac{1/11}{1} : \frac{6/11}{12} : \frac{4/11}{16}$

Умножим все части соотношения на 11, чтобы избавиться от знаменателя:

$x : y : n = 1 : \frac{6}{12} : \frac{4}{16}$

$x : y : n = 1 : 0.5 : 0.25$

5. Приведем полученное соотношение к наименьшим целым числам. Для этого разделим все его члены на наименьший (0.25):

$x : y : n = \frac{1}{0.25} : \frac{0.5}{0.25} : \frac{0.25}{0.25}$

$x : y : n = 4 : 2 : 1$

Переставим в стандартном порядке (C, H, O): $x=2$, $y=4$, $n=1$.

Простейшая (эмпирическая) формула вещества — C₂H₄O.

6. Общая формула гомологического ряда насыщенных альдегидов — CₙH₂ₙO. Полученная нами формула C₂H₄O соответствует этой общей формуле при $n=2$. Следовательно, это и есть молекулярная формула искомого альдегида.

7. Альдегид с молекулярной формулой C₂H₄O — это этаналь, также известный как уксусный альдегид.

Ответ: Cтруктурная формула альдегида: $\text{CH}_3-\text{CHO}$ (этаналь).