Номер 1, страница 23, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•1. Найдите формулу углеводорода, в котором содержится 14,29% водорода, а его относительная плотность по азоту равна 2.

Ответ: $C_4H_8$

1. Дано:

Углеводород $C_xH_y$

Массовая доля водорода $\omega(H) = 14,29\%$

Относительная плотность по азоту $D_{N_2}(C_xH_y) = 2$

Найти:

Молекулярную формулу углеводорода - $C_xH_y$.

Решение:

1. Определим молярную массу неизвестного углеводорода, используя его относительную плотность по азоту. Относительная плотность одного газа по другому — это отношение их молярных масс.

$D_{N_2}(C_xH_y) = \frac{M(C_xH_y)}{M(N_2)}$

Молярная масса молекулярного азота $N_2$ составляет:

$M(N_2) = 2 \times A_r(N) = 2 \times 14 = 28$ г/моль.

Теперь мы можем найти молярную массу углеводорода:

$M(C_xH_y) = D_{N_2}(C_xH_y) \times M(N_2) = 2 \times 28 = 56$ г/моль.

2. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу углеводорода. Углеводороды состоят только из углерода (C) и водорода (H). Зная массовую долю водорода, найдем массовую долю углерода:

$\omega(C) = 100\% - \omega(H) = 100\% - 14,29\% = 85,71\%$.

Для нахождения соотношения атомов в молекуле, предположим, что имеется 100 г вещества. В таком случае, масса водорода составит 14,29 г, а масса углерода — 85,71 г.

Найдем количество вещества (в молях) каждого элемента, используя их молярные массы ($M(H) \approx 1$ г/моль, $M(C) \approx 12$ г/моль):

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{14,29 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 14,29$ моль

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{85,71 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 7,1425$ моль

Соотношение индексов $x:y$ в формуле $C_xH_y$ равно соотношению количеств веществ $n(C):n(H)$:

$x : y = n(C) : n(H) \approx 7,1425 : 14,29$

Чтобы найти простейшее целочисленное соотношение, разделим оба значения на наименьшее из них (7,1425):

$x = \frac{7,1425}{7,1425} = 1$

$y = \frac{14,29}{7,1425} \approx 2$

Таким образом, простейшая формула углеводорода — $CH_2$.

3. Установим истинную (молекулярную) формулу.

Молекулярная формула представляет собой $(CH_2)_n$. Молярная масса вещества, соответствующего простейшей формуле, равна:

$M(CH_2) = 12 + 1 \times 2 = 14$ г/моль.

Истинная молярная масса связана с молярной массой простейшей формулы через коэффициент $\text{n}$:

$M(C_xH_y) = n \times M(CH_2)$

Подставим известные нам значения:

$56 = n \times 14$

Найдем $\text{n}$:

$n = \frac{56}{14} = 4$

Следовательно, истинная молекулярная формула углеводорода - $(CH_2)_4$, то есть $C_4H_8$.

Ответ: $C_4H_8$.