Номер 4, страница 114 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

11. Первоначальные представления об органических веществах. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 4, страница 114.

Условие.

4. Относительная плотность паров алкана по азоту равна 1,07. Назовите алкан и составьте уравнение реакции его горения.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Относительная плотность паров алкана по азоту $D_{N_2}(алкан) = 1,07$

Найти:

Формулу и название алкана - ?

Уравнение реакции горения алкана - ?

Решение:

1. Определение молярной массы алкана.

Относительная плотность паров одного вещества по другому — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз молярная масса первого вещества больше молярной массы второго. Формула для расчета:

$D_{газ2}(газ1) = \frac{M(газ1)}{M(газ2)}$

В нашем случае газ1 — это алкан, а газ2 — азот ($N_2$).

Сначала вычислим молярную массу азота, используя относительные атомные массы элементов ($A_r(N) \approx 14$):

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

Теперь можем найти молярную массу алкана:

$M(алкан) = D_{N_2}(алкан) \times M(N_2) = 1,07 \times 28 \text{ г/моль} = 29,96 \text{ г/моль}$.

Для дальнейших расчетов округлим полученное значение до целого числа: $M(алкан) \approx 30$ г/моль.

2. Установление формулы и названия алкана.

Общая формула гомологического ряда алканов — $C_nH_{2n+2}$. Выразим молярную массу алкана через $n$, используя относительные атомные массы углерода ($A_r(C) \approx 12$) и водорода ($A_r(H) \approx 1$):

$M(C_nH_{2n+2}) = n \times A_r(C) + (2n+2) \times A_r(H) = 12n + 1 \times (2n+2) = 14n + 2$.

Приравняем это выражение к найденной нами молярной массе алкана:

$14n + 2 = 30$

Решим уравнение относительно $n$:

$14n = 30 - 2$

$14n = 28$

$n = \frac{28}{14} = 2$

Таким образом, в молекуле искомого алкана содержится 2 атома углерода. Подставив $n=2$ в общую формулу, получаем: $C_2H_{2 \times 2 + 2} \rightarrow C_2H_6$.

Алкан с двумя атомами углерода называется этан.

3. Составление уравнения реакции горения.

Реакция горения (полного окисления) любого углеводорода в избытке кислорода приводит к образованию углекислого газа ($CO_2$) и воды ($H_2O$).

Запишем схему реакции для этана:

$C_2H_6 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Теперь уравняем ее, расставив стехиометрические коэффициенты:

$2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$

Проверка:
Слева: $2 \times 2 = 4$ атома C; $2 \times 6 = 12$ атомов H; $7 \times 2 = 14$ атомов O.
Справа: $4 \times 1 = 4$ атома C; $6 \times 2 = 12$ атомов H; $4 \times 2 + 6 \times 1 = 8 + 6 = 14$ атомов O.
Баланс атомов соблюден, уравнение составлено верно.

Ответ: Искомый алкан — этан, его химическая формула $C_2H_6$. Уравнение реакции его горения: $2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$.