Номер 2, страница 224 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

2. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху равна 1.1. Элементный состав $\omega(\text{C}) = 37,5\%$, $\omega(\text{H}) = 12,5\%$, $\omega(\text{O}) = 50\%$. Какова молекулярная формула.

2. Дано:

$D_{\text{воздуху}}(\text{вещества}) = 1.1$

$\omega(C) = 37.5\%$

$\omega(H) = 12.5\%$

$\omega(O) = 50\%$

Найти:

Молекулярную формулу вещества - $C_xH_yO_z$

Решение:

1. Найдем молярную массу неизвестного вещества. Относительная плотность паров по воздуху ($D_{\text{воздуху}}$) связана с молярной массой вещества ($M_{\text{вещества}}$) и средней молярной массой воздуха ($M_{\text{воздуха}} \approx 29 \text{ г/моль}$) соотношением:

$D_{\text{воздуху}} = \frac{M_{\text{вещества}}}{M_{\text{воздуха}}}$

Отсюда молярная масса вещества:

$M_{\text{вещества}} = D_{\text{воздуху}} \cdot M_{\text{воздуха}} = 1.1 \cdot 29 \text{ г/моль} = 31.9 \text{ г/моль} \approx 32 \text{ г/моль}$.

2. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу вещества. Пусть общая формула вещества $C_xH_yO_z$. Соотношение индексов x, y, z в формуле равно соотношению количества вещества (в молях) каждого элемента. Для нахождения этого соотношения можно взять 100 г вещества, тогда массы элементов будут численно равны их массовым долям в процентах.

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

где $Ar$ - относительные атомные массы элементов: $Ar(C)=12 \text{ а.е.м.}$, $Ar(H)=1 \text{ а.е.м.}$, $Ar(O)=16 \text{ а.е.м.}$

Подставим значения:

$x : y : z = \frac{37.5}{12} : \frac{12.5}{1} : \frac{50}{16}$

$x : y : z = 3.125 : 12.5 : 3.125$

Чтобы найти соотношение целых чисел, разделим все значения на наименьшее из них (3.125):

$x = \frac{3.125}{3.125} = 1$

$y = \frac{12.5}{3.125} = 4$

$z = \frac{3.125}{3.125} = 1$

Таким образом, простейшая формула вещества – $CH_4O$.

3. Найдем истинную (молекулярную) формулу. Для этого сравним молярную массу, вычисленную по простейшей формуле, с молярной массой, найденной по относительной плотности.

Молярная масса простейшей формулы:

$M(CH_4O) = 1 \cdot Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(O) = 12 + 4 \cdot 1 + 16 = 32 \text{ г/моль}$.

Сравним найденные молярные массы:

$\frac{M_{\text{вещества}}}{M_{\text{простейшей формулы}}} = \frac{32 \text{ г/моль}}{32 \text{ г/моль}} = 1$

Так как отношение равно 1, простейшая формула совпадает с молекулярной.

Ответ: Молекулярная формула вещества - $CH_4O$.