Номер 2, страница 137, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Выведите молекулярную формулу гомолога бензола, массовая доля углерода в котором составляет 90,0%, а плотность его паров по воздуху — 4,13.

Ответ: $C_9H_{12}$

2. Дано:

Вещество является гомологом бензола

$\omega(C) = 90.0\% = 0.90$

$D_{\text{воздух}}(\text{вещества}) = 4.13$

Найти:

Молекулярную формулу вещества ($C_xH_y$) - ?

Решение:

Общая формула гомологов бензола (аренов) — $C_nH_{2n-6}$, где $n \ge 6$.

Сначала найдем молярную массу ($\text{M}$) неизвестного вещества, используя его относительную плотность по воздуху ($D_{\text{воздух}}$). Средняя молярная масса воздуха ($M_{\text{воздуха}}$) принимается равной 29 г/моль.

$M(\text{вещества}) = D_{\text{воздух}} \cdot M_{\text{воздуха}}$

$M(\text{вещества}) = 4.13 \cdot 29 \text{ г/моль} = 119.77 \text{ г/моль}$

Округлим значение молярной массы до ближайшего целого числа: $M(\text{вещества}) \approx 120 \text{ г/моль}$.

Теперь выразим молярную массу вещества через общую формулу гомологического ряда бензола $C_nH_{2n-6}$, используя относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$.

$M(C_nH_{2n-6}) = n \cdot Ar(C) + (2n-6) \cdot Ar(H) = 12 \cdot n + 1 \cdot (2n-6) = 14n - 6$

Приравняем два полученных выражения для молярной массы и найдем значение $\text{n}$ (количество атомов углерода):

$14n - 6 = 120$

$14n = 120 + 6$

$14n = 126$

$n = \frac{126}{14} = 9$

Поскольку $n=9$, что удовлетворяет условию $n \ge 6$, найденное значение является допустимым.

Подставим значение $n=9$ в общую формулу $C_nH_{2n-6}$, чтобы найти молекулярную формулу вещества:

Формула: $C_9H_{2 \cdot 9 - 6} = C_9H_{12}$

Для проверки выполним расчет массовой доли углерода в найденном соединении $C_9H_{12}$ и сравним с данными в условии.

$\omega(C) = \frac{n \cdot Ar(C)}{M(C_9H_{12})} = \frac{9 \cdot 12}{120} = \frac{108}{120} = 0.9$

$0.9 \cdot 100\% = 90.0\%$

Расчетное значение совпадает с данным в условии (90.0%), следовательно, молекулярная формула найдена верно.

Ответ: $C_9H_{12}$