Номер 2, страница 44 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. При сжигании 28 г газа образовалось 88 г оксида углерода (IV) и 36 г воды. Относительная плотность газа по водороду равна 14. Определите молекулярную формулу газа.

Ответ: $C_2H_4$

Дано:

$m_{газа} = 28 \text{ г}$

$m_{CO_2} = 88 \text{ г}$

$m_{H_2O} = 36 \text{ г}$

$D_{H_2}(газа) = 14$

$m_{газа} = 0.028 \text{ кг}$

$m_{CO_2} = 0.088 \text{ кг}$

$m_{H_2O} = 0.036 \text{ кг}$

Найти:

Молекулярную формулу газа.

Решение:

1. Определим молярную массу неизвестного газа. Относительная плотность газа по водороду ($D_{H_2}$) связана с молярной массой газа ($M_{газа}$) и молярной массой водорода ($M_{H_2} \approx 2 \text{ г/моль}$) соотношением:

$M_{газа} = D_{H_2} \cdot M_{H_2} = 14 \cdot 2 \text{ г/моль} = 28 \text{ г/моль}$.

2. Продуктами сгорания являются оксид углерода (IV) и вода, значит, исходный газ содержит атомы углерода (C) и водорода (H). Возможно, он также содержит кислород (O). Общая формула газа — $C_xH_yO_z$.

3. Найдем количества вещества (число молей) продуктов сгорания. Для этого нам понадобятся их молярные массы:

$M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

Количество вещества $CO_2$:

$\nu(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = \frac{88 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

Количество вещества $H_2O$:

$\nu(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{36 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

4. Найдем количество вещества и массу углерода и водорода, содержащихся в продуктах реакции, а значит и в исходном газе.

$\nu(C) = \nu(CO_2) = 2 \text{ моль}$

$m(C) = \nu(C) \cdot M(C) = 2 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = 24 \text{ г}$

В одной молекуле воды два атома водорода, поэтому:

$\nu(H) = 2 \cdot \nu(H_2O) = 2 \cdot 2 \text{ моль} = 4 \text{ моль}$

$m(H) = \nu(H) \cdot M(H) = 4 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 4 \text{ г}$

5. Проверим, содержится ли в газе кислород. Для этого сложим массы углерода и водорода и сравним с исходной массой газа.

$m(C) + m(H) = 24 \text{ г} + 4 \text{ г} = 28 \text{ г}$

Эта масса равна исходной массе газа (28 г), следовательно, газ является углеводородом и не содержит кислород ($z=0$). Его общая формула $C_xH_y$.

6. Определим молекулярную формулу. Соотношение количеств веществ атомов в молекуле равно соотношению их индексов:

$x : y = \nu(C) : \nu(H) = 2 : 4$

Так как мы нашли молярную массу газа ($28 \text{ г/моль}$), мы можем проверить, является ли $C_2H_4$ истинной формулой.

$M(C_2H_4) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 28 \text{ г/моль}$

Рассчитанная молярная масса $C_2H_4$ совпадает с молярной массой газа, найденной по его плотности. Таким образом, молекулярная формула газа — $C_2H_4$.

Ответ: $C_2H_4$