Номер 2, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. При сгорании 4,6 г органического вещества образовалось 0,2 моль оксида углерода (IV) и 0,3 моль воды. Определите химическую формулу этого вещества, если известно, что относительная плотность его паров по воздуху равна 1,59.

1) $C_2H_6O$;

2) $C_3H_8$;

3) $C_3H_7O$;

4) $C_2H_6$.

Дано:

$m(вещества) = 4,6 \text{ г}$

$n(CO_2) = 0,2 \text{ моль}$

$n(H_2O) = 0,3 \text{ моль}$

$D_{воздух}(вещества) = 1,59$

$M(воздуха) \approx 29 \text{ г/моль}$

Найти:

Химическую формулу вещества - ?

Решение:

1. Общая формула органического вещества, содержащего углерод, водород и, возможно, кислород, — $C_xH_yO_z$. При его сгорании образуются оксид углерода(IV) и вода по схеме:

$C_xH_yO_z + O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O$

2. Найдем количество вещества (моль) атомов углерода и водорода, содержащихся в 4,6 г исходного вещества. Весь углерод переходит в $CO_2$, а весь водород — в $H_2O$.

Количество вещества атомов углерода:

$n(C) = n(CO_2) = 0,2 \text{ моль}$

Количество вещества атомов водорода (в каждой молекуле $H_2O$ два атома H):

$n(H) = 2 \times n(H_2O) = 2 \times 0,3 \text{ моль} = 0,6 \text{ моль}$

3. Найдем массы углерода и водорода в исходном веществе.

Масса углерода:

$m(C) = n(C) \times M(C) = 0,2 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 2,4 \text{ г}$

Масса водорода:

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

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

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

Так как $3,0 \text{ г} < 4,6 \text{ г}$, в состав вещества входит кислород. Найдем его массу:

$m(O) = m(вещества) - (m(C) + m(H)) = 4,6 \text{ г} - 3,0 \text{ г} = 1,6 \text{ г}$

5. Найдем количество вещества атомов кислорода.

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{1,6 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

6. Определим простейшую формулу вещества, найдя соотношение количеств веществ C, H и O.

$x : y : z = n(C) : n(H) : n(O) = 0,2 : 0,6 : 0,1$

Для получения целочисленного соотношения разделим все значения на наименьшее (0,1):

$x : y : z = \frac{0,2}{0,1} : \frac{0,6}{0,1} : \frac{0,1}{0,1} = 2 : 6 : 1$

Простейшая формула вещества — $C_2H_6O$.

7. Чтобы убедиться, что это истинная (молекулярная) формула, а не простейшая, найдем молярную массу вещества, используя его относительную плотность по воздуху.

$M(вещества) = D_{воздух}(вещества) \times M(воздуха)$

$M(вещества) = 1,59 \times 29 \text{ г/моль} \approx 46 \text{ г/моль}$

8. Рассчитаем молярную массу для найденной формулы $C_2H_6O$.

$M(C_2H_6O) = 2 \times M(C) + 6 \times M(H) + 1 \times M(O) = 2 \times 12 + 6 \times 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}$

Молярная масса, вычисленная по формуле ($46 \text{ г/моль}$), совпадает с молярной массой, найденной по относительной плотности ($46 \text{ г/моль}$). Следовательно, простейшая и истинная формулы совпадают.

Химическая формула вещества — $C_2H_6O$. Этот вариант соответствует номеру 1 в предложенных ответах.

Ответ: 1) $C_2H_6O$.