Номер 5, страница 45 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 5. При сгорании 4,2 г веществаобразуется 13,2 г оксида углерода (IV) и 5,4 г воды. Плотность паров этого веществапо воздуху 2,9. Определитесоставмолекулы углеводорода.

Ответ: $C_6 H_{12}$

Дано:

$m(вещества) = 4,2$ г

$m(CO_2) = 13,2$ г

$m(H_2O) = 5,4$ г

$D_{воздух}(вещества) = 2,9$

Найти:

Молекулярную формулу углеводорода ($C_xH_y$)

Решение:

1. Общая формула горения углеводорода:

$C_xH_y + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Весь углерод из исходного вещества переходит в $CO_2$, а весь водород - в $H_2O$. Найдем массы и количества вещества углерода и водорода.

Молярная масса оксида углерода(IV) ($CO_2$):

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

Количество вещества $CO_2$:

$n(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = \frac{13,2 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,3$ моль

Количество вещества атомов углерода (C) равно количеству вещества $CO_2$:

$n(C) = n(CO_2) = 0,3$ моль

Масса углерода в исходном веществе:

$m(C) = n(C) \cdot M(C) = 0,3 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = 3,6$ г

Молярная масса воды ($H_2O$):

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

Количество вещества $H_2O$:

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{5,4 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,3$ моль

В одной молекуле $H_2O$ содержится два атома водорода (H), поэтому количество вещества атомов водорода вдвое больше:

$n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0,3 = 0,6$ моль

Масса водорода в исходном веществе:

$m(H) = n(H) \cdot M(H) = 0,6 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 0,6$ г

2. Проверим, состоит ли вещество только из углерода и водорода.

$m(C) + m(H) = 3,6 \text{ г} + 0,6 \text{ г} = 4,2$ г

Сумма масс углерода и водорода равна исходной массе вещества (4,2 г). Это подтверждает, что вещество является углеводородом.

3. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу углеводорода, определив соотношение атомов C и H.

$x : y = n(C) : n(H) = 0,3 : 0,6$

Для получения целочисленного соотношения разделим оба значения на наименьшее (0,3):

$x : y = 1 : 2$

Простейшая формула вещества - $CH_2$.

4. Определим истинную молекулярную формулу. Для этого найдем молярную массу вещества по его относительной плотности по воздуху. Средняя молярная масса воздуха $M_{воздух}$ равна 29 г/моль.

$M(C_xH_y) = D_{воздух} \cdot M_{воздух} = 2,9 \cdot 29 \text{ г/моль} = 84,1 \text{ г/моль} \approx 84 \text{ г/моль}$

Рассчитаем молярную массу для простейшей формулы $CH_2$:

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

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

$N = \frac{M(C_xH_y)}{M(CH_2)} = \frac{84}{14} = 6$

Следовательно, истинная формула получается умножением индексов в простейшей формуле на 6:

$(CH_2)_6 \rightarrow C_6H_{12}$

Ответ: $C_6H_{12}$