Номер 13, страница 115 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 11. Первоначальные представления об органических веществах - номер 13, страница 115.

Условие.

13. Рассчитайте массовые доли углерода в составе гексана ($C_6H_{14}$), гексена ($C_6H_{12}$), гексина ($C_6H_{10}$) и бензола ($C_6H_6$). Какой из этих углеводородов будет гореть более коптящим пламенем? Аргументируйте свой ответ.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Химические формулы веществ:
Гексан: $C_6H_{14}$
Гексен: $C_6H_{12}$
Гексин: $C_6H_{10}$
Бензол: $C_6H_6$
Относительные атомные массы (округленные):
$Ar(C) = 12$
$Ar(H) = 1$

Найти:

1. Массовую долю углерода ($\omega(C)$) в каждом веществе.
2. Какой углеводород горит наиболее коптящим пламенем.

Решение:

Массовая доля элемента в соединении ($\omega$) рассчитывается как отношение массы этого элемента в молекуле к общей массе молекулы. Формула для расчета: $\omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)} \cdot 100\%$, где $n$ — количество атомов элемента $Э$ в молекуле, $Ar(Э)$ — его относительная атомная масса, а $Mr(вещества)$ — относительная молекулярная масса всего вещества.

Рассчитаем относительные молекулярные массы ($Mr$) и массовые доли углерода ($\omega(C)$) для каждого вещества.

1. Гексан ($C_6H_{14}$)
$Mr(C_6H_{14}) = 6 \cdot Ar(C) + 14 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 14 \cdot 1 = 72 + 14 = 86$
$\omega(C) = \frac{6 \cdot Ar(C)}{Mr(C_6H_{14})} = \frac{6 \cdot 12}{86} = \frac{72}{86} \approx 0.8372$ или $83.72\%$

2. Гексен ($C_6H_{12}$)
$Mr(C_6H_{12}) = 6 \cdot Ar(C) + 12 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 = 72 + 12 = 84$
$\omega(C) = \frac{6 \cdot Ar(C)}{Mr(C_6H_{12})} = \frac{6 \cdot 12}{84} = \frac{72}{84} \approx 0.8571$ или $85.71\%$

3. Гексин ($C_6H_{10}$)
$Mr(C_6H_{10}) = 6 \cdot Ar(C) + 10 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 10 \cdot 1 = 72 + 10 = 82$
$\omega(C) = \frac{6 \cdot Ar(C)}{Mr(C_6H_{10})} = \frac{6 \cdot 12}{82} = \frac{72}{82} \approx 0.8780$ или $87.80\%$

4. Бензол ($C_6H_6$)
$Mr(C_6H_6) = 6 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 72 + 6 = 78$
$\omega(C) = \frac{6 \cdot Ar(C)}{Mr(C_6H_6)} = \frac{6 \cdot 12}{78} = \frac{72}{78} \approx 0.9231$ или $92.31\%$

Теперь определим, какой из углеводородов будет гореть наиболее коптящим пламенем. Копоть (сажа) — это продукт неполного сгорания, состоящий из частиц чистого углерода. Чем выше массовая доля углерода в углеводороде, тем больше кислорода необходимо для его полного сгорания. При горении на воздухе, где количество кислорода ограничено, вещества с более высокой массовой долей углерода склонны к неполному сгоранию и, как следствие, к образованию большего количества копоти.

Сравнив полученные результаты, видим, что самая высокая массовая доля углерода у бензола: $92.31\% (C_6H_6) > 87.80\% (C_6H_{10}) > 85.71\% (C_6H_{12}) > 83.72\% (C_6H_{14})$. Следовательно, бензол будет гореть самым коптящим пламенем.

Ответ: Массовые доли углерода в веществах: гексан — $83.72\%$; гексен — $85.71\%$; гексин — $87.80\%$; бензол — $92.31\%$. Наиболее коптящим пламенем будет гореть бензол, так как он имеет самую высокую массовую долю углерода.