Номер 5, страница 102 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 3. Дисперсные системы и растворы. Параграф 14. Грубодисперсные системы - номер 5, страница 102.

Условие.

5. Один из широко используемых фреонов имеет следующий состав: углерод — 9,92 %, хлор — 58,68 %, фтор — 31,40 %. Определите молекулярную формулу фреона.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$ \omega(C) = 9,92 \% $ (углерод)

$ \omega(Cl) = 58,68 \% $ (хлор)

$ \omega(F) = 31,40 \% $ (фтор)

Найти:

Молекулярную формулу фреона.

Решение:

Для определения формулы вещества, зная массовые доли элементов, необходимо найти соотношение числа атомов в молекуле. Это соотношение равно соотношению количеств веществ (в молях) этих элементов.

1. Допустим, у нас есть 100 г фреона. Тогда массы элементов в этом образце будут численно равны их массовым долям в процентах:

$ m(C) = 9,92 $ г

$ m(Cl) = 58,68 $ г

$ m(F) = 31,40 $ г

2. Рассчитаем количество вещества для каждого элемента по формуле $ n = \frac{m}{M} $, где $ M $ — молярная масса элемента.

Атомные массы элементов (округляем для удобства):

$ A_r(C) = 12 $ г/моль

$ A_r(Cl) = 35,5 $ г/моль

$ A_r(F) = 19 $ г/моль

Теперь находим количество вещества:

$ n(C) = \frac{9,92 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 0,827 $ моль

$ n(Cl) = \frac{58,68 \text{ г}}{35,5 \text{ г/моль}} \approx 1,653 $ моль

$ n(F) = \frac{31,40 \text{ г}}{19 \text{ г/моль}} \approx 1,653 $ моль

3. Найдем соотношение индексов в формуле $ C_xCl_yF_z $, которое соответствует соотношению количеств веществ:

$ x : y : z = n(C) : n(Cl) : n(F) $

$ x : y : z \approx 0,827 : 1,653 : 1,653 $

Чтобы получить целочисленное соотношение, разделим все значения на наименьшее из них (0,827):

$ x = \frac{0,827}{0,827} = 1 $

$ y = \frac{1,653}{0,827} \approx 2 $

$ z = \frac{1,653}{0,827} \approx 2 $

Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула фреона — $ C_1Cl_2F_2 $, или $ CCl_2F_2 $.

Для фреонов, которые являются производными простейших алканов (в данном случае, метана), простейшая формула часто совпадает с молекулярной. Соединение $ CCl_2F_2 $ (дихлордифторметан, Фреон-12) — это известное вещество, в котором валентность углерода равна IV, что соответствует его положению в периодической системе. Следовательно, найденная формула является молекулярной.

Ответ: Молекулярная формула фреона — $ CCl_2F_2 $.