Номер 201, страница 56 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

201. В каких агрегатных состояниях находятся этен, пропен, пентен-1 и гексен-1 при $25 \text{ °C}$? Что будет наблюдаться, если в стакан, содержащий $30 \text{ см}^3$ гексена-1, добавить $30 \text{ см}^3$ воды?

В каких агрегатных состояниях находятся этен, пропен, пентен-1 и гексен-1 при 25 °С

Агрегатное состояние вещества при заданной температуре определяется его температурами плавления ($T_{пл}$) и кипения ($T_{кип}$). Температура, указанная в условии, составляет $t = 25$ °C. Для определения агрегатного состояния сравним эту температуру с температурами кипения веществ.

Этен ($C_2H_4$): Температура кипения этена составляет $T_{кип} = -103.7$ °C. Поскольку $25 \text{ °C} > -103.7 \text{ °C}$, этен при данной температуре находится в газообразном состоянии.

Пропен ($C_3H_6$): Температура кипения пропена составляет $T_{кип} = -47.6$ °C. Поскольку $25 \text{ °C} > -47.6 \text{ °C}$, пропен также является газом.

Пентен-1 ($C_5H_{10}$): Температура кипения пентена-1 составляет $T_{кип} \approx 30$ °C. Поскольку $25 \text{ °C} < 30 \text{ °C}$, пентен-1 при данной температуре является летучей жидкостью.

Гексен-1 ($C_6H_{12}$): Температура кипения гексена-1 составляет $T_{кип} \approx 63$ °C. Поскольку $25 \text{ °C} < 63 \text{ °C}$, гексен-1 также находится в жидком агрегатном состоянии.

Это соответствует общей закономерности для гомологического ряда алкенов: низшие члены ряда (от $C_2$ до $C_4$) — газы, средние (от $C_5$ до $C_{17}$) — жидкости, высшие — твердые вещества при стандартных условиях (в том числе при 25 °С).

Ответ: при 25 °С этен и пропен — газы, а пентен-1 и гексен-1 — жидкости.

Что будет наблюдаться, если в стакан, содержащий 30 см³ гексена-1, добавить 30 см³ воды

Дано:

$V_{гексена-1} = 30 \text{ см}^3$
$V_{воды} = 30 \text{ см}^3$
$t = 25 \text{ °C}$
$\rho_{гексена-1} (20 \text{ °C}) \approx 0.673 \text{ г/см}^3$
$\rho_{воды} (25 \text{ °C}) \approx 0.997 \text{ г/см}^3$

Перевод в СИ:
$V_{гексена-1} = 30 \times (10^{-2})^3 \text{ м}^3 = 3 \times 10^{-5} \text{ м}^3$
$V_{воды} = 30 \times (10^{-2})^3 \text{ м}^3 = 3 \times 10^{-5} \text{ м}^3$
$T = 25 + 273.15 = 298.15 \text{ К}$
$\rho_{гексена-1} \approx 673 \text{ кг/м}^3$
$\rho_{воды} \approx 997 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Описать наблюдаемое явление при смешивании гексена-1 и воды.

Решение:

Для того чтобы определить, что произойдет при смешивании двух жидкостей, необходимо рассмотреть их взаимную растворимость и плотности.

1. Растворимость. Гексен-1 ($C_6H_{12}$) является неполярным органическим соединением (углеводородом). Вода ($H_2O$) — сильнополярный растворитель. Согласно эмпирическому правилу «подобное растворяется в подобном», неполярные вещества практически не растворяются в полярных. Следовательно, гексен-1 и вода являются несмешивающимися жидкостями. При попытке их смешать они образуют гетерогенную систему, то есть расслоятся на два слоя.

2. Плотности. Чтобы определить, какая жидкость будет находиться сверху, а какая снизу, необходимо сравнить их плотности.

Плотность гексена-1 ($\rho_{гексена-1} \approx 673 \text{ кг/м}^3$) значительно меньше плотности воды ($\rho_{воды} \approx 997 \text{ кг/м}^3$).

$\rho_{гексена-1} < \rho_{воды}$

Жидкость с меньшей плотностью будет располагаться над жидкостью с большей плотностью. Таким образом, гексен-1 будет образовывать верхний слой, а вода — нижний.

Наблюдение: при добавлении 30 см³ воды в стакан с 30 см³ гексена-1 мы будем наблюдать образование двух несмешивающихся слоев жидкости. Нижний слой будет представлять собой воду, а верхний — гексен-1. Между слоями будет видна четкая граница раздела фаз. Общий объем системы будет равен сумме объемов компонентов, т.е. $30 + 30 = 60 \text{ см}^3$.

Ответ: при смешивании гексена-1 и воды образуется двухслойная система, в которой верхний, менее плотный слой — это гексен-1, а нижний, более плотный слой — это вода. Жидкости не смешиваются.