Номер 2, страница 23, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Относительная плотность паров органического соединения по кислороду равна 2,25. Массовая доля углерода, водорода и кислорода соответственно равны 66,67%, 11,11%, 22,22%. Установите молекулярную формулу соединения.

Ответ: $C_4H_8O$.

Дано:

Относительная плотность паров органического соединения по кислороду, $D_{O_2} = 2.25$

Массовая доля углерода, $\omega(C) = 66.67\% = 0.6667$

Массовая доля водорода, $\omega(H) = 11.11\% = 0.1111$

Массовая доля кислорода, $\omega(O) = 22.22\% = 0.2222$

Справочные данные и перевод в СИ:

Молярная масса кислорода, $M(O_2) = 32 \text{ г/моль} = 0.032 \text{ кг/моль}$

Атомная масса углерода, $Ar(C) = 12 \text{ г/моль} = 0.012 \text{ кг/моль}$

Атомная масса водорода, $Ar(H) = 1 \text{ г/моль} = 0.001 \text{ кг/моль}$

Атомная масса кислорода, $Ar(O) = 16 \text{ г/моль} = 0.016 \text{ кг/моль}$

Найти:

Молекулярную формулу соединения — $C_xH_yO_z$

Решение:

1. Находим молярную массу $\text{M}$ неизвестного органического соединения. Относительная плотность паров вещества по газу определяется как отношение молярной массы вещества к молярной массе газа.

$D_{O_2} = \frac{M(C_xH_yO_z)}{M(O_2)}$

Из этой формулы выражаем молярную массу искомого соединения (для удобства расчеты ведем в г/моль):

$M(C_xH_yO_z) = D_{O_2} \cdot M(O_2) = 2.25 \cdot 32 \text{ г/моль} = 72 \text{ г/моль}$

2. Определяем простейшую (эмпирическую) формулу соединения. Для этого находим соотношение индексов $\text{x}$, $\text{y}$ и $\text{z}$. Это соотношение равно соотношению количеств веществ (в молях) элементов в соединении.

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

Подставляем значения массовых долей (в %) и атомных масс (в г/моль):

$x : y : z = \frac{66.67}{12} : \frac{11.11}{1} : \frac{22.22}{16}$

$x : y : z = 5.556 : 11.11 : 1.389$

Чтобы получить целочисленные значения, разделим все числа в соотношении на наименьшее из них (1.389):

$x = \frac{5.556}{1.389} \approx 4$

$y = \frac{11.11}{1.389} \approx 8$

$z = \frac{1.389}{1.389} = 1$

Таким образом, простейшая формула соединения: $C_4H_8O$.

3. Устанавливаем молекулярную (истинную) формулу. Для этого вычисляем молярную массу соединения, соответствующую простейшей формуле, и сравниваем ее с молярной массой, найденной в пункте 1.

$M(C_4H_8O) = 4 \cdot Ar(C) + 8 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(O) = 4 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 1 \cdot 16 = 48 + 8 + 16 = 72 \text{ г/моль}$

Молярная масса, рассчитанная по простейшей формуле ($72 \text{ г/моль}$), совпадает с истинной молярной массой соединения ($72 \text{ г/моль}$). Это означает, что простейшая формула является и молекулярной.

Ответ: молекулярная формула соединения — $C_4H_8O$.