Номер 7, страница 34 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

7. Углеводород содержит 81,82 % углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н. у.) составляет 1,964 г. Найдите молекулярную формулу углеводорода, составьте его структурную формулу и назовите его.

Дано:

$\omega(C) = 81,82\%$
$V(\text{углеводорода}) = 1 \text{ л}$
$m(\text{углеводорода}) = 1,964 \text{ г}$
Условия: н. у. (нормальные условия)
$V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Найти:

Молекулярную формулу — ?
Структурную формулу — ?
Название — ?

Решение:

1. Найдем молярную массу углеводорода. Зная массу и объем газа при нормальных условиях, можно найти его молярную массу ($M$) через молярный объем газов ($V_m = 22,4 \text{ л/моль}$).
Сначала вычислим плотность газа:
$\rho = \frac{m}{V} = \frac{1,964 \text{ г}}{1 \text{ л}} = 1,964 \text{ г/л}$
Теперь найдем молярную массу по формуле $M = \rho \cdot V_m$:
$M = 1,964 \text{ г/л} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 43,9936 \text{ г/моль} \approx 44 \text{ г/моль}$

2. Определим простейшую (эмпирическую) формулу углеводорода, которую можно представить как $C_xH_y$.
Так как углеводород состоит только из углерода и водорода, массовая доля водорода составляет:
$\omega(H) = 100\% - \omega(C) = 100\% - 81,82\% = 18,18\%$
Соотношение индексов $x$ и $y$ в формуле равно соотношению молей атомов углерода и водорода. Для удобства расчетов примем массу образца равной 100 г. Тогда масса углерода составит 81,82 г, а масса водорода — 18,18 г.
Относительные атомные массы: $Ar(C) \approx 12$, $Ar(H) \approx 1$.
$x : y = n(C) : n(H) = \frac{m(C)}{M(C)} : \frac{m(H)}{M(H)}$
$x : y = \frac{81,82}{12} : \frac{18,18}{1} = 6,818 : 18,18$
Чтобы найти соотношение в целых числах, разделим оба значения на наименьшее из них (6,818):
$x : y = \frac{6,818}{6,818} : \frac{18,18}{6,818} \approx 1 : 2,666...$
Значение $2,666...$ представляет собой дробь $8/3$. Чтобы получить целые числа, умножим обе части соотношения на 3:
$x : y = 1 \cdot 3 : \frac{8}{3} \cdot 3 = 3 : 8$
Таким образом, простейшая формула углеводорода — $C_3H_8$.

3. Установим истинную (молекулярную) формулу.
Для этого вычислим молярную массу вещества, соответствующую простейшей формуле $C_3H_8$:
$M(C_3H_8) = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 44 \text{ г/моль}$
Рассчитанная молярная масса по простейшей формуле ($44 \text{ г/моль}$) совпадает с молярной массой, найденной по плотности газа ($44 \text{ г/моль}$). Это означает, что простейшая формула является также и истинной молекулярной формулой.
Молекулярная формула углеводорода: $C_3H_8$.

4. Составим структурную формулу и дадим название веществу.
Молекулярная формула $C_3H_8$ соответствует общей формуле предельных углеводородов (алканов) $C_nH_{2n+2}$ (где $n=3$).
Алканом с тремя атомами углерода является пропан. Для него возможна только одна структурная формула.
Структурная формула: $CH_3-CH_2-CH_3$
Название: пропан.

Ответ: Молекулярная формула — $C_3H_8$, структурная формула — $CH_3-CH_2-CH_3$, название — пропан.