Номер 1, страница 67 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

1. Углеводород содержит 81,8 % углерода по массе. Установите формулу углеводорода.

Дано:

Массовая доля углерода в углеводороде $\omega(C) = 81,8\%$.

Найти:

Формулу углеводорода ($C_xH_y$).

Решение:

1. Углеводород состоит только из атомов углерода (C) и водорода (H). Сумма их массовых долей равна 100%. Найдем массовую долю водорода:

$\omega(H) = 100\% - \omega(C) = 100\% - 81,8\% = 18,2\%$

2. Для установления формулы необходимо найти соотношение числа атомов углерода и водорода в молекуле. Это соотношение равно соотношению их количеств вещества (в молях). Для расчета примем массу образца углеводорода равной 100 г. Тогда:

масса углерода $m(C) = 100 \text{ г} \times 0,818 = 81,8 \text{ г}$

масса водорода $m(H) = 100 \text{ г} \times 0,182 = 18,2 \text{ г}$

3. Найдем количество вещества каждого элемента, используя их молярные массы ($M(C) \approx 12$ г/моль, $M(H) \approx 1$ г/моль):

Количество вещества углерода:

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{81,8 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 6,817 \text{ моль}$

Количество вещества водорода:

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{18,2 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 18,2 \text{ моль}$

4. Соотношение индексов $x$ и $y$ в формуле $C_xH_y$ равно соотношению количеств вещества атомов C и H:

$x : y = n(C) : n(H) = 6,817 : 18,2$

5. Чтобы найти простейшее целочисленное соотношение, разделим оба числа на наименьшее из них (на 6,817):

$x : y = \frac{6,817}{6,817} : \frac{18,2}{6,817} \approx 1 : 2,67$

6. Так как индексы в химической формуле должны быть целыми числами, умножим полученное соотношение на такой множитель, чтобы получить целые числа. Заметим, что $2,67$ близко к $2 \frac{2}{3}$ или $\frac{8}{3}$. Умножим оба числа в соотношении на 3:

$x : y = (1 \times 3) : (2,67 \times 3) \approx 3 : 8$

Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула углеводорода — $C_3H_8$. Так как в условии задачи не предоставлено дополнительных данных (например, молярной массы вещества), эта формула является ответом. Она соответствует пропану.

Ответ: $C_3H_8$.