Номер 1, страница 224 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Задачи для закрепления

1. Относительная плотность углеводорода по воздуху равна 0,552, в состав вещества входит 75% углерода. Определите молекулярную формулу.

1. Дано:

Углеводород $C_xH_y$

Относительная плотность по воздуху $D_{воздух}(C_xH_y) = 0,552$

Массовая доля углерода $\omega(C) = 75\%$

Найти:

Молекулярную формулу углеводорода ($C_xH_y$) - ?

Решение:

1. Сначала определим молярную массу искомого углеводорода. Относительная плотность газа по воздуху ($D_{воздух}$) — это отношение молярной массы этого газа ($M$) к средней молярной массе воздуха ($M_{воздуха}$). Средняя молярная масса воздуха принимается равной 29 г/моль.

Формула для расчета: $M(C_xH_y) = D_{воздух} \times M_{воздуха}$

Подставим известные значения:

$M(C_xH_y) = 0,552 \times 29 \text{ г/моль} = 16,008 \text{ г/моль} \approx 16 \text{ г/моль}$

2. Углеводород состоит только из атомов углерода (C) и водорода (H). Зная массовую долю углерода, найдем массовую долю водорода:

$\omega(H) = 100\% - \omega(C) = 100\% - 75\% = 25\%$

3. Теперь найдем простейшую (эмпирическую) формулу углеводорода. Для этого определим соотношение числа атомов углерода (x) и водорода (y) в молекуле. Это соотношение равно соотношению их количеств вещества (в молях):

$x : y = n(C) : n(H)$

Количество вещества каждого элемента можно найти, разделив его массовую долю на его атомную массу ($Ar(C) \approx 12$ г/моль, $Ar(H) \approx 1$ г/моль):

$x : y = \frac{\omega(C)}{Ar(C)} : \frac{\omega(H)}{Ar(H)}$

$x : y = \frac{75}{12} : \frac{25}{1}$

$x : y = 6,25 : 25$

Чтобы получить целочисленное соотношение, разделим оба числа на наименьшее из них (6,25):

$x : y = \frac{6,25}{6,25} : \frac{25}{6,25} = 1 : 4$

Таким образом, простейшая формула вещества — $CH_4$.

4. Определим истинную (молекулярную) формулу. Для этого сравним молярную массу, рассчитанную по относительной плотности, с молярной массой простейшей формулы.

Молярная масса простейшей формулы $CH_4$:

$M(CH_4) = Ar(C) + 4 \times Ar(H) = 12 + 4 \times 1 = 16$ г/моль.

Рассчитанная молярная масса углеводорода (16 г/моль) совпадает с молярной массой простейшей формулы (16 г/моль). Это означает, что простейшая формула и является молекулярной.

Ответ: Молекулярная формула углеводорода — $CH_4$.