Номер 3, страница 43 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 3. Установите молекулярную формулу вещества, если массовая доля углерода в нем составляет 26,67%, водорода — 2,22%, кислорода — 71,11%. Относительная плотность вещества при нормальных условиях равна 4,02 г/л.

Ответ: $C_2H_2O_4$

Дано:

$w(C) = 26,67\%$

$w(H) = 2,22\%$

$w(O) = 71,11\%$

$\rho_{\text{н.у.}} = 4,02 \text{ г/л}$

Найти:

Молекулярную формулу вещества - $C_xH_yO_z$

Решение:

1. Определение простейшей формулы вещества.

Предположим, у нас есть 100 г вещества. Тогда массы элементов в нем будут равны их массовым долям в граммах:

$m(C) = 26,67 \text{ г}$

$m(H) = 2,22 \text{ г}$

$m(O) = 71,11 \text{ г}$

Найдем количество вещества (число моль) каждого элемента, используя их атомные массы ($A_r(C)=12$, $A_r(H)=1$, $A_r(O)=16$):

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{26,67 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 2,22 \text{ моль}$

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{2,22 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 2,22 \text{ моль}$

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{71,11 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 4,44 \text{ моль}$

Найдем соотношение атомов в молекуле, разделив полученные значения на наименьшее из них (2,22):

$x : y : z = n(C) : n(H) : n(O) = 2,22 : 2,22 : 4,44$

$\frac{2,22}{2,22} : \frac{2,22}{2,22} : \frac{4,44}{2,22} = 1 : 1 : 2$

Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула вещества — $CHO_2$.

2. Определение истинной молекулярной формулы.

Молярную массу вещества ($\text{M}$) можно рассчитать, зная его плотность ($\rho$) при нормальных условиях (н.у.) и молярный объем газов при н.у. ($V_m = 22,4 \text{ л/моль}$):

$M = \rho\times V_m = 4,02 \text{ г/л} \times 22,4 \text{ л/моль} = 90,048 \text{ г/моль} \approx 90 \text{ г/моль}$

Вычислим молярную массу для простейшей формулы $CHO_2$:

$M(CHO_2) = 12 + 1 + 2 \times 16 = 45 \text{ г/моль}$

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

$N = \frac{M(\text{истинная})}{M(\text{простейшая})} = \frac{90}{45} = 2$

Следовательно, чтобы получить истинную формулу, нужно умножить индексы в простейшей формуле на 2:

$(CHO_2)_2 \rightarrow C_2H_2O_4$

Молекулярная формула вещества — $C_2H_2O_4$.

Ответ: $C_2H_2O_4$.