Номер 1, страница 43 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 1. Найдите формулу углеводорода, в котором содержится 14,29% водорода, а его относительная плотность по азоту равна 2.

Ответ: $C_4H_8$

1. Дано:

Углеводород CₓHᵧ

ω(H) = 14,29%

D(N₂) = 2

Найти:

Формулу углеводорода - CₓHᵧ

Решение:

1. Поскольку вещество является углеводородом, оно состоит только из углерода (C) и водорода (H). Найдем массовую долю углерода:

ω(C) = 100% - ω(H) = 100% - 14,29% = 85,71%

2. Установим простейшую (эмпирическую) формулу углеводорода. Для этого найдем соотношение индексов (количества атомов) x и y в формуле CₓHᵧ. Это соотношение равно соотношению молей атомов:

$x : y = \frac{ω(C)}{Ar(C)} : \frac{ω(H)}{Ar(H)}$

Здесь Ar(C) ≈ 12 г/моль и Ar(H) ≈ 1 г/моль – относительные атомные массы углерода и водорода.

Подставляем значения:

$x : y = \frac{85,71}{12} : \frac{14,29}{1}$

$x : y = 7,1425 : 14,29$

Чтобы получить целочисленное соотношение, разделим оба числа на меньшее из них (7,1425):

$x : y = \frac{7,1425}{7,1425} : \frac{14,29}{7,1425} ≈ 1 : 2$

Таким образом, простейшая формула углеводорода – CH₂.

3. Найдем истинную (молекулярную) молярную массу углеводорода ($M(C_xH_y)$), используя его относительную плотность по азоту ($D_{N_2}$):

$D_{N_2} = \frac{M(C_xH_y)}{M(N_2)}$

Молярная масса азота (N₂) составляет:

$M(N_2) = 2 \cdot Ar(N) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль.

Отсюда молярная масса углеводорода:

$M(C_xH_y) = D_{N_2} \cdot M(N_2) = 2 \cdot 28 = 56$ г/моль.

4. Определим истинную молекулярную формулу. Молекулярная формула будет иметь вид $(CH_2)_n$. Найдем коэффициент n, сравнив молярную массу вещества с молярной массой простейшей формульной единицы.

Молярная масса простейшей формулы CH₂:

$M(CH_2) = Ar(C) + 2 \cdot Ar(H) = 12 + 2 \cdot 1 = 14$ г/моль.

Связь между молярными массами:

$M(C_xH_y) = n \cdot M(CH_2)$

$56 = n \cdot 14$

$n = \frac{56}{14} = 4$

Следовательно, истинная формула углеводорода – $(CH_2)_4$, то есть $C_4H_8$. Это может быть бутен-1, бутен-2, циклобутан или метилциклопропан.

Ответ: $C_4H_8$.