Номер 5, страница 15 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Молярная масса соединения углерода с водородом равна 16 г/моль. Определите формулу этого соединения.

Дано:

Соединение углерода с водородом: $\text{C}_x\text{H}_y$

Молярная масса соединения: $M(\text{C}_x\text{H}_y) = 16 \text{ г/моль}$

$M(\text{C}_x\text{H}_y) = 16 \times 10^{-3} \text{ кг/моль}$

Относительная атомная масса углерода: $Ar(\text{C}) \approx 12$

Относительная атомная масса водорода: $Ar(\text{H}) \approx 1$

Молярная масса углерода: $M(\text{C}) \approx 12 \text{ г/моль} = 12 \times 10^{-3} \text{ кг/моль}$

Молярная масса водорода: $M(\text{H}) \approx 1 \text{ г/моль} = 1 \times 10^{-3} \text{ кг/моль}$

Найти:

Формулу соединения - $\text{C}_x\text{H}_y$

Решение:

Соединение углерода с водородом является углеводородом, общая формула которого $\text{C}_x\text{H}_y$, где $x$ и $y$ - это целые числа, показывающие количество атомов углерода и водорода в молекуле соответственно.

Молярная масса соединения равна сумме молярных масс всех атомов, входящих в его состав.

Запишем уравнение для молярной массы нашего соединения: $M(\text{C}_x\text{H}_y) = x \cdot M(\text{C}) + y \cdot M(\text{H})$

Подставим известные значения молярных масс элементов и соединения в уравнение (для удобства будем использовать значения в г/моль): $16 = x \cdot 12 + y \cdot 1$

Получаем уравнение: $12x + y = 16$.

Поскольку $x$ и $y$ должны быть натуральными числами (количество атомов не может быть дробным или отрицательным), решим это уравнение методом подбора для $x$.

1. Предположим, что в молекуле один атом углерода, то есть $x = 1$.

$12 \cdot 1 + y = 16$

$12 + y = 16$

$y = 16 - 12$

$y = 4$

Значения $x = 1$ и $y = 4$ являются целыми числами. Следовательно, формула соединения может быть $\text{CH}_4$. Это метан.

2. Предположим, что в молекуле два атома углерода, то есть $x = 2$.

$12 \cdot 2 + y = 16$

$24 + y = 16$

$y = 16 - 24$

$y = -8$

Количество атомов не может быть отрицательным, поэтому этот вариант невозможен. При $x > 1$ значение $y$ также будет отрицательным.

Таким образом, единственно возможным вариантом является $x=1$ и $y=4$.

Ответ: формула соединения - $\text{CH}_4$.