Номер 59, страница 168 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.59. Приведите структурные формулы двух углеводов, содержащих 6,67% водорода по массе и имеющих разную молекулярную массу.

Дано:

$\omega(H) = 6,67\%$
Вещества - углеводы
$M_1 \ne M_2$

Найти:

Структурные формулы двух углеводов.

Решение:

Общая формула большинства углеводов (в частности, моносахаридов) — $C_n(H_2O)_m$. Для моносахаридов эта формула имеет вид $C_nH_{2n}O_n$.

Найдем массовую долю водорода в углеводе с общей формулой $C_nH_{2n}O_n$:

$\omega(H) = \frac{N(H) \cdot Ar(H)}{Mr(C_nH_{2n}O_n)} \cdot 100\%$

где $N(H)$ — число атомов водорода, $Ar(H)$ — относительная атомная масса водорода, а $Mr(C_nH_{2n}O_n)$ — относительная молекулярная масса углевода.

Используя относительные атомные массы: $Ar(H) \approx 1$, $Ar(C) \approx 12$, $Ar(O) \approx 16$.

$Mr(C_nH_{2n}O_n) = n \cdot Ar(C) + 2n \cdot Ar(H) + n \cdot Ar(O) = 12n + 2n + 16n = 30n$.

Подставим значения в формулу для массовой доли водорода:

$\omega(H) = \frac{2n \cdot 1}{30n} \cdot 100\% = \frac{2}{30} \cdot 100\% = \frac{1}{15} \cdot 100\% \approx 6,67\%$

Таким образом, любой моносахарид с общей формулой $C_nH_{2n}O_n$ будет содержать 6,67% водорода по массе, независимо от числа атомов углерода $n$.

Для выполнения условия задачи необходимо выбрать два углевода с такой общей формулой, но с разным значением $n$, так как это обеспечит им разную молекулярную массу.

Выберем два примера:

1. Гексоза (например, глюкоза), где $n=6$. Молекулярная формула: $C_6H_{12}O_6$.
Молярная масса: $M(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 6 \cdot 16 = 180$ г/моль.

2. Пентоза (например, рибоза), где $n=5$. Молекулярная формула: $C_5H_{10}O_5$.
Молярная масса: $M(C_5H_{10}O_5) = 5 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 5 \cdot 16 = 150$ г/моль.

Оба вещества являются углеводами, содержат 6,67% водорода и имеют разную молекулярную массу (180 г/моль и 150 г/моль). Приведем их структурные формулы (в виде проекций Фишера).

Ответ:

В качестве примера можно привести глюкозу ($C_6H_{12}O_6$) и рибозу ($C_5H_{10}O_5$).

1. Структурная формула D-глюкозы:

O
//
C—H
|
H—C—OH
|
HO—C—H
|
H—C—OH
|
H—C—OH
|
CH₂OH

2. Структурная формула D-рибозы:

O
//
C—H
|
H—C—OH
|
H—C—OH
|
H—C—OH
|
CH₂OH