Номер 3, страница 23, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•3. Установите молекулярную формулу вещества, если массовая доля углерода в нем составляет 26,67%, водорода — 2,22%, кислорода — 71,11%. Относительная плотность вещества при нормальных условиях равна 4,02.

Ответ: $C_2H_2O_4$

Дано:

$w(C) = 26,67\%$

$w(H) = 2,22\%$

$w(O) = 71,11\%$

Относительная плотность вещества при нормальных условиях (н.у.) равна 4,02. Это означает, что плотность газа при н.у. составляет $\\rho= 4,02$ г/л.

Найти:

Молекулярную формулу вещества.

Решение:

1. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу вещества. Обозначим формулу как $C_xH_yO_z$.

Соотношение индексов в формуле равно соотношению молей атомов. Для нахождения соотношения молей, предположим, что у нас есть 100 г вещества. Тогда массы элементов будут равны их массовым долям в граммах:

$m(C) = 26,67$ г

$m(H) = 2,22$ г

$m(O) = 71,11$ г

Найдем соотношение количеств веществ (в молях) элементов, разделив их массы на молярные массы:

$Ar(C) = 12$ г/моль

$Ar(H) = 1$ г/моль

$Ar(O) = 16$ г/моль

$x : y : z = \frac{w(C)}{Ar(C)} : \frac{w(H)}{Ar(H)} : \frac{w(O)}{Ar(O)}$

$x : y : z = \frac{26,67}{12} : \frac{2,22}{1} : \frac{71,11}{16}$

$x : y : z = 2,2225 : 2,22 : 4,4444$

Чтобы найти целочисленное соотношение, разделим все значения на наименьшее из них (2,22):

$x : y : z = \frac{2,2225}{2,22} : \frac{2,22}{2,22} : \frac{4,4444}{2,22} \approx 1 : 1 : 2$

Таким образом, простейшая формула вещества — $CHO_2$.

2. Найдем истинную молярную массу вещества.

Известно, что плотность газа при нормальных условиях ($\rho$) связана с его молярной массой ($\text{M}$) и молярным объемом ($V_m$) соотношением $M = \\rho\cdot V_m$.

При нормальных условиях молярный объем любого газа $V_m = 22,4$ л/моль.

Вычислим молярную массу вещества:

$M = 4,02 \text{ г/л} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 90,048 \text{ г/моль} \approx 90 \text{ г/моль}$

3. Установим молекулярную формулу.

Вычислим молярную массу простейшей формулы $CHO_2$:

$M(CHO_2) = Ar(C) + Ar(H) + 2 \cdot Ar(O) = 12 + 1 + 2 \cdot 16 = 45$ г/моль

Найдем, во сколько раз истинная молярная масса больше молярной массы простейшей формулы:

$n = \frac{M(\text{истинная})}{M(\text{простейшая})} = \frac{90 \text{ г/моль}}{45 \text{ г/моль}} = 2$

Это означает, что молекулярная формула содержит в 2 раза больше атомов каждого элемента, чем простейшая. Умножим индексы в простейшей формуле на 2:

$(CHO_2)_2 = C_2H_2O_4$

Молекулярная формула вещества — $C_2H_2O_4$ (щавелевая кислота).

Ответ: $C_2H_2O_4$.