Номер 3, страница 77 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 3. Относительная плотность паров органического вещества по воздуху равна 2,69. При сгорании 19,5 г этого вещества образуется 66 г углекислого газа и 13,5 г воды. Выведите молекулярную формулу органического вещества.

Дано:

$D_{возд}(C_xH_yO_z) = 2,69$

$m(C_xH_yO_z) = 19,5 \text{ г}$

$m(CO_2) = 66 \text{ г}$

$m(H_2O) = 13,5 \text{ г}$

$M_{возд} \approx 29 \text{ г/моль}$

Найти:

Молекулярную формулу вещества - $C_xH_yO_z$?

Решение:

1. Найдем молярную массу неизвестного органического вещества, используя его относительную плотность по воздуху. Относительная плотность газа по другому газу — это отношение их молярных масс.

$D_{возд}(вещества) = \frac{M(вещества)}{M(возд)}$

$M(C_xH_yO_z) = D_{возд} \cdot M_{возд} = 2,69 \cdot 29 \text{ г/моль} \approx 78 \text{ г/моль}$

2. Найдем массы и количества вещества (в молях) углерода и водорода в продуктах сгорания. Весь углерод из сгоревшего вещества переходит в углекислый газ ($CO_2$), а весь водород — в воду ($H_2O$).

Молярная масса углекислого газа $CO_2$: $M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$.

Масса углерода в $66 \text{ г } CO_2$:

$m(C) = m(CO_2) \cdot \frac{M(C)}{M(CO_2)} = 66 \text{ г} \cdot \frac{12 \text{ г/моль}}{44 \text{ г/моль}} = 18 \text{ г}$

Количество вещества углерода:

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{18 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 1,5 \text{ моль}$

Молярная масса воды $H_2O$: $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.

Масса водорода в $13,5 \text{ г } H_2O$:

$m(H) = m(H_2O) \cdot \frac{2 \cdot M(H)}{M(H_2O)} = 13,5 \text{ г} \cdot \frac{2 \cdot 1 \text{ г/моль}}{18 \text{ г/моль}} = 1,5 \text{ г}$

Количество вещества водорода:

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{1,5 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 1,5 \text{ моль}$

3. Проверим, содержится ли в веществе кислород. Для этого сложим массы углерода и водорода и сравним с исходной массой органического вещества.

$m(C) + m(H) = 18 \text{ г} + 1,5 \text{ г} = 19,5 \text{ г}$

Полученная масса равна исходной массе органического вещества ($19,5 \text{ г}$), следовательно, кислород в составе вещества отсутствует и его формула $C_xH_y$.

4. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу вещества. Для этого найдем соотношение количеств веществ (индексов) элементов.

$x : y = n(C) : n(H) = 1,5 : 1,5$

Для получения целочисленного соотношения разделим оба числа на наименьшее из них (1,5):

$x : y = 1 : 1$

Простейшая формула вещества — $CH$.

5. Найдем истинную (молекулярную) формулу вещества. Для этого сравним молярную массу, рассчитанную по простейшей формуле, с истинной молярной массой.

Молярная масса, соответствующая простейшей формуле $CH$:

$M(CH) = 12 + 1 = 13 \text{ г/моль}$

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

$\frac{M(C_xH_y)}{M(CH)} = \frac{78 \text{ г/моль}}{13 \text{ г/моль}} = 6$

Следовательно, индексы в молекулярной формуле в 6 раз больше, чем в простейшей.

Молекулярная формула: $(CH)_6 = C_6H_6$.

Ответ: Молекулярная формула органического вещества — $C_6H_6$.