Номер 14, 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 14, страница 115.

Условие.

14. Определите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором составляет 85,7%, а относительная плотность паров вещества по воздуху — 1,448. К предельным или непредельным относят этот углеводород?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$w(C) = 85,7\%$
$D_{\text{воздух}}(\text{углеводорода}) = 1,448$

Найти:

Молекулярную формулу углеводорода - ?
Принадлежность к классу предельных/непредельных - ?

Решение:

Определение молекулярной формулы углеводорода

Обозначим общую формулу углеводорода как $C_xH_y$.

1. Найдем молярную массу углеводорода ($M$), используя его относительную плотность по воздуху ($D_{\text{воздух}}$). Средняя молярная масса воздуха $M(\text{воздух})$ принимается равной 29 г/моль.
$M(\text{C}_x\text{H}_y) = D_{\text{воздух}} \cdot M(\text{воздух})$
$M(\text{C}_x\text{H}_y) = 1,448 \cdot 29 \text{ г/моль} \approx 42 \text{ г/моль}$

2. Найдем простейшую (эмпирическую) формулу. Углеводород состоит из углерода и водорода. Массовая доля водорода составляет:
$w(H) = 100\% - w(C) = 100\% - 85,7\% = 14,3\%$

Найдем соотношение индексов $x$ и $y$ в формуле $C_xH_y$. Оно равно соотношению количеств веществ (в молях) углерода и водорода. Используем относительные атомные массы: $A_r(C) = 12$, $A_r(H) = 1$.
$x : y = \frac{w(C)}{A_r(C)} : \frac{w(H)}{A_r(H)}$
$x : y = \frac{85,7}{12} : \frac{14,3}{1}$
$x : y \approx 7,14 : 14,3$

Для получения целочисленного соотношения разделим оба числа на наименьшее из них (7,14):
$x : y = \frac{7,14}{7,14} : \frac{14,3}{7,14} \approx 1 : 2$
Простейшая формула углеводорода — $CH_2$.

3. Найдем истинную молекулярную формулу. Молярная масса, соответствующая простейшей формуле, равна:
$M(CH_2) = 12 + 2 \cdot 1 = 14 \text{ г/моль}$
Истинная формула имеет вид $(CH_2)_n$. Соотнесем молярную массу истинной формулы с молярной массой простейшей:
$n = \frac{M(\text{C}_x\text{H}_y)}{M(CH_2)} = \frac{42 \text{ г/моль}}{14 \text{ г/моль}} = 3$

Следовательно, истинная молекулярная формула углеводорода — $(CH_2)_3$, то есть $C_3H_6$.
Ответ: Молекулярная формула углеводорода — $C_3H_6$.

К предельным или непредельным относят этот углеводород?

Для определения класса углеводорода сравним полученную формулу $C_3H_6$ с общей формулой предельных углеводородов (алканов) — $C_nH_{2n+2}$.

Для углеводорода с тремя атомами углерода ($n=3$) формула соответствующего алкана будет $C_3H_{2 \cdot 3 + 2} = C_3H_8$ (пропан).

Поскольку в молекуле $C_3H_6$ содержится на два атома водорода меньше, чем в пропане, данный углеводород является непредельным. Его формула $C_nH_{2n}$ соответствует классу алкенов (например, пропен) или циклоалканов (циклопропан), которые относятся к непредельным соединениям.
Ответ: Углеводород относится к непредельным.