Номер 2, страница 8, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Относительная плотность паров органического вещества по воздуху равна 2,69. При сгорании 19,5 г этого вещества образуется 66 г углекислого газа и 13,5 г воды. Выведите молекулярную формулу органического вещества.

Дано:

$D_{воздух}(\text{орг. в-ва}) = 2.69$

$m(\text{орг. в-ва}) = 19.5 \text{ г}$

$m(CO_2) = 66 \text{ г}$

$m(H_2O) = 13.5 \text{ г}$

Найти:

Молекулярную формулу органического вещества ($C_xH_yO_z$) - ?

Решение:

1. Найдем молярную массу органического вещества ($\text{M}$), используя его относительную плотность по воздуху ($D_{воздух}$). Средняя молярная масса воздуха принимается равной 29 г/моль.

$M(\text{орг. в-ва}) = D_{воздух} \cdot M_{воздух} = 2.69 \cdot 29 \text{ г/моль} \approx 78 \text{ г/моль}$

2. Определим массы элементов (углерода, водорода и, возможно, кислорода) в сгоревшем образце органического вещества. Для этого сначала найдем массу углерода в 66 г $CO_2$ и массу водорода в 13.5 г $H_2O$.

Молярные массы: $M(C) = 12 \text{ г/моль}$, $M(H) = 1 \text{ г/моль}$, $M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$, $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.

Масса углерода в $CO_2$:

$m(C) = m(CO_2) \cdot \frac{M(C)}{M(CO_2)} = 66 \text{ г} \cdot \frac{12}{44} = 18 \text{ г}$

Масса водорода в $H_2O$:

$m(H) = m(H_2O) \cdot \frac{2 \cdot M(H)}{M(H_2O)} = 13.5 \text{ г} \cdot \frac{2 \cdot 1}{18} = 1.5 \text{ г}$

3. Проверим наличие кислорода в исходном веществе. Для этого сравним сумму масс углерода и водорода с массой исходного органического вещества.

$m(C) + m(H) = 18 \text{ г} + 1.5 \text{ г} = 19.5 \text{ г}$

Так как $m(C) + m(H) = m(\text{орг. в-ва})$ ($19.5 \text{ г} = 19.5 \text{ г}$), то кислород в составе вещества отсутствует. Следовательно, это углеводород с общей формулой $C_xH_y$.

4. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу вещества. Для этого вычислим количество вещества (число молей) для каждого элемента и найдем их соотношение.

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{18 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 1.5 \text{ моль}$

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{1.5 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 1.5 \text{ моль}$

Соотношение атомов в молекуле $x : y$ равно соотношению молей $n(C) : n(H)$:

$x : y = 1.5 : 1.5 = 1 : 1$

Простейшая формула вещества - $CH$.

5. Определим истинную (молекулярную) формулу. Для этого найдем молярную массу вещества по простейшей формуле и сравним ее с истинной молярной массой, найденной в п.1.

$M(CH) = 12 + 1 = 13 \text{ г/моль}$

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

$\frac{M(\text{истинная})}{M(\text{простейшая})} = \frac{78 \text{ г/моль}}{13 \text{ г/моль}} = 6$

Это означает, что молекулярная формула содержит в 6 раз больше атомов, чем простейшая. Умножим индексы в простейшей формуле на 6:

$(CH)_6 \rightarrow C_6H_6$

Искомое вещество - бензол.

Ответ: Молекулярная формула органического вещества - $C_6H_6$.