Номер 9, страница 42 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

9. При сжигании 4,4 г углеводорода получили 13,2 г оксида углерода(IV). Относительная плотность вещества по воздуху равна 1,52. Определите молекулярную формулу этого вещества.

Дано:

$m(\text{углеводорода}) = 4.4 \text{ г}$
$m(CO_2) = 13.2 \text{ г}$
$D_{\text{воздуху}}(\text{углеводорода}) = 1.52$

Найти:

Молекулярную формулу углеводорода - ?

Решение:

1. Определим молярную массу углеводорода, зная его относительную плотность по воздуху. Средняя молярная масса воздуха принимается равной $29 \text{ г/моль}$.

$M(\text{углеводорода}) = D_{\text{воздуху}} \times M(\text{воздуха})$
$M(\text{углеводорода}) = 1.52 \times 29 \text{ г/моль} = 44.08 \text{ г/моль} \approx 44 \text{ г/моль}$

2. Общая формула углеводорода $C_xH_y$. Уравнение реакции горения в общем виде:

$C_xH_y + (x + \frac{y}{4})O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O$

3. Найдем количество вещества углекислого газа ($CO_2$), образовавшегося при сгорании. Молярная масса $CO_2$ равна $M(CO_2) = 12 + 2 \times 16 = 44 \text{ г/моль}$.

$n(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = \frac{13.2 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль}$

4. Весь углерод из сгоревшего углеводорода перешел в углекислый газ. Следовательно, количество вещества атомов углерода в углеводороде равно количеству вещества углекислого газа.

$n(C) = n(CO_2) = 0.3 \text{ моль}$

5. Найдем массу углерода в исходном веществе.

$m(C) = n(C) \times M(C) = 0.3 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 3.6 \text{ г}$

6. Так как углеводород состоит только из углерода и водорода, найдем массу водорода в исходном веществе.

$m(H) = m(\text{углеводорода}) - m(C) = 4.4 \text{ г} - 3.6 \text{ г} = 0.8 \text{ г}$

7. Найдем количество вещества атомов водорода.

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{0.8 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 0.8 \text{ моль}$

8. Найдем соотношение атомов углерода и водорода в молекуле (простейшую формулу).

$x : y = n(C) : n(H) = 0.3 : 0.8$

Чтобы получить целочисленное соотношение, разделим оба числа на наименьшее ($0.3$) и, если необходимо, домножим на целое число. Проще всего найти отношение как $3:8$.

$x : y = 3 : 8$

Таким образом, простейшая формула углеводорода – $C_3H_8$.

9. Сравним молярную массу простейшей формулы с молярной массой, найденной по относительной плотности.

$M(C_3H_8) = 3 \times 12 + 8 \times 1 = 36 + 8 = 44 \text{ г/моль}$

Найденная молярная масса ($44 \text{ г/моль}$) совпадает с вычисленной в п.1 ($44 \text{ г/моль}$). Следовательно, молекулярная формула вещества совпадает с простейшей.

Ответ: Молекулярная формула вещества: $C_3H_8$ (пропан).