Номер 3, страница 154, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 3. При сгорании 9,2 г органического вещества образовалось 0,4 моль оксида углерода (IV) и 0,6 моль воды. Определите химическую формулу этого вещества, если известно, что относительная плотность его паров по воздуху равна 1,59:

1) $C_2H_6O$

2) $C_3H_8$

3) $C_3H_8O$

4) $C_2H_6$

Дано:

$m(C_xH_yO_z) = 9,2$ г

$n(CO_2) = 0,4$ моль

$n(H_2O) = 0,6$ моль

$D_{воздух}(C_xH_yO_z) = 1,59$

Найти:

Формулу вещества $C_xH_yO_z$

Решение:

1. Определим молярную массу искомого органического вещества. Относительная плотность паров вещества по воздуху ($D_{воздух}$) связана с молярной массой вещества ($M_{вещ}$) и средней молярной массой воздуха ($M_{воздух} \approx 29$ г/моль) соотношением:

$D_{воздух} = \frac{M_{вещ}}{M_{воздух}}$

Отсюда молярная масса вещества равна:

$M_{вещ} = D_{воздух} \cdot M_{воздух} = 1,59 \cdot 29 \text{ г/моль} \approx 46,11 \text{ г/моль} \approx 46 \text{ г/моль}$

2. Уравнение реакции горения органического вещества в общем виде:

$C_xH_yO_z + O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O$

3. Определим количество вещества атомов углерода и водорода, содержащихся в 9,2 г органического вещества. Весь углерод из исходного вещества перешел в $CO_2$, а весь водород - в $H_2O$.

Количество вещества атомов углерода:

$n(C) = n(CO_2) = 0,4$ моль

Количество вещества атомов водорода:

$n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0,6 \text{ моль} = 1,2$ моль

4. Найдём массы углерода и водорода в исходной навеске вещества:

$m(C) = n(C) \cdot M(C) = 0,4 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = 4,8$ г

$m(H) = n(H) \cdot M(H) = 1,2 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 1,2$ г

5. Проверим, содержится ли в веществе кислород. Для этого сравним массу исходного вещества с суммарной массой углерода и водорода:

$m(C) + m(H) = 4,8 \text{ г} + 1,2 \text{ г} = 6,0$ г

Так как масса углерода и водорода ($6,0$ г) меньше массы исходного вещества ($9,2$ г), в его состав входит кислород. Найдём массу кислорода:

$m(O) = m(C_xH_yO_z) - m(C) - m(H) = 9,2 \text{ г} - 6,0 \text{ г} = 3,2$ г

6. Найдём количество вещества атомов кислорода:

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{3,2 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль

7. Теперь найдём соотношение индексов в простейшей формуле вещества $C_xH_yO_z$:

$x : y : z = n(C) : n(H) : n(O) = 0,4 : 1,2 : 0,2$

Для получения целочисленного соотношения разделим все значения на наименьшее (0,2):

$x : y : z = \frac{0,4}{0,2} : \frac{1,2}{0,2} : \frac{0,2}{0,2} = 2 : 6 : 1$

Простейшая (эмпирическая) формула вещества — $C_2H_6O$.

8. Проверим, соответствует ли молярная масса простейшей формулы найденной ранее истинной молярной массе.

$M(C_2H_6O) = 2 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 1 \cdot 16 = 46$ г/моль

Найденная молярная масса простейшей формулы (46 г/моль) совпадает с истинной молярной массой вещества (46 г/моль), вычисленной по относительной плотности. Следовательно, молекулярная формула вещества совпадает с простейшей и равна $C_2H_6O$.

Среди предложенных вариантов ответа данная формула соответствует номеру 1.

Ответ: 1) $C_2H_6O$.