Номер 3, страница 224 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

$\omega(\text{O}) = 50\%$

3. Относительная плотность паров по азоту равна 1,643, в состав вещества входят элементы С, О, Н, их массовые доли соответственно 0,24; 0,696; 0,043. Составьте молекулярную формулу вещества.

3. Дано:

Относительная плотность паров по азоту $D_{N_2} = 1,643$

Массовая доля углерода $\omega(C) = 0,24$

Массовая доля кислорода $\omega(O) = 0,696$

Массовая доля водорода $\omega(H) = 0,043$

Найти:

Молекулярную формулу вещества - $C_xH_yO_z$?

Решение:

1. Первым шагом определим молярную массу неизвестного органического вещества. Относительная плотность паров вещества по азоту ($D_{N_2}$) вычисляется как отношение молярной массы вещества ($M_{вещества}$) к молярной массе азота ($M(N_2)$):

$D_{N_2} = \frac{M_{вещества}}{M(N_2)}$

Молярная масса азота ($N_2$) составляет:

$M(N_2) = 2 \cdot A_r(N) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль.

Теперь мы можем найти молярную массу искомого вещества:

$M_{вещества} = D_{N_2} \cdot M(N_2) = 1,643 \cdot 28 \approx 46,004$ г/моль.

Округлим значение до 46 г/моль.

2. Зная молярную массу вещества и массовые доли элементов в его составе, можно найти истинное число атомов каждого элемента (индексы x, y, z) в молекуле. Общая формула вещества $C_xH_yO_z$.

Индексы вычисляются по формулам:

$x = \frac{M_{вещества} \cdot \omega(C)}{A_r(C)}$

$y = \frac{M_{вещества} \cdot \omega(H)}{A_r(H)}$

$z = \frac{M_{вещества} \cdot \omega(O)}{A_r(O)}$

Подставим известные значения, используя атомные массы: $A_r(C)=12$ г/моль, $A_r(H)=1$ г/моль, $A_r(O)=16$ г/моль.

$x = \frac{46 \cdot 0,24}{12} = \frac{11,04}{12} \approx 0,92$

$y = \frac{46 \cdot 0,043}{1} = \frac{1,978}{1} \approx 1,978$

$z = \frac{46 \cdot 0,696}{16} = \frac{32,016}{16} \approx 2,001$

3. Полученные значения индексов являются нецелыми из-за погрешностей в исходных данных (сумма массовых долей 0,24 + 0,696 + 0,043 = 0,979, а не 1). Округлив их до ближайших целых чисел, получаем:

$x=1$

$y=2$

$z=2$

Таким образом, молекулярная формула вещества - $CH_2O_2$.

4. Проведем проверку. Вычислим молярную массу вещества с формулой $CH_2O_2$:

$M(CH_2O_2) = 1 \cdot 12 + 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 12 + 2 + 32 = 46$ г/моль.

Полученное значение совпадает с молярной массой, рассчитанной по относительной плотности. Следовательно, формула найдена верно. Данной формуле соответствует, например, муравьиная кислота ($HCOOH$).

Ответ: $CH_2O_2$