Номер 232, страница 60 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

232. Рассчитайте объем (н. у.) углекислого газа и массу воды, образующихся в результате полного сгорания 2-метилпентена-2 массой 21 г.

Дано:

$m(\text{C}_6\text{H}_{12}) = 21 \text{ г}$

Найти:

$V(CO_2) - ?$

$m(H_2O) - ?$

Решение:

1. Запишем формулу 2-метилпентена-2. "Пентен" означает углеводород с 5 атомами углерода в основной цепи и одной двойной связью. Суффикс "-2" указывает, что двойная связь находится после второго атома углерода. "2-метил" означает, что у второго атома углерода находится метильный радикал ($-CH_3$). Молекулярная формула 2-метилпентена-2 (изомера гексена) — $C_6H_{12}$.

2. Составим уравнение реакции полного сгорания 2-метилпентена-2. Продуктами полного сгорания углеводородов являются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

Сначала запишем схему реакции:

$C_6H_{12} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Теперь уравняем ее, расставив стехиометрические коэффициенты:

$C_6H_{12} + 9O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$

3. Рассчитаем молярную массу 2-метилпентена-2 ($C_6H_{12}$), используя относительные атомные массы: $Ar(C) = 12 \text{ г/моль}$, $Ar(H) = 1 \text{ г/моль}$.

$M(C_6H_{12}) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 = 72 + 12 = 84 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) 2-метилпентена-2 в 21 г.

$n(C_6H_{12}) = \frac{m(C_6H_{12})}{M(C_6H_{12})} = \frac{21 \text{ г}}{84 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества образовавшихся углекислого газа и воды. Соотношение количеств веществ реагентов и продуктов равно соотношению их стехиометрических коэффициентов:

$\frac{n(C_6H_{12})}{1} = \frac{n(CO_2)}{6} = \frac{n(H_2O)}{6}$

Отсюда находим количество вещества $CO_2$:

$n(CO_2) = 6 \cdot n(C_6H_{12}) = 6 \cdot 0.25 \text{ моль} = 1.5 \text{ моль}$

И количество вещества $H_2O$:

$n(H_2O) = 6 \cdot n(C_6H_{12}) = 6 \cdot 0.25 \text{ моль} = 1.5 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объем углекислого газа при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 1.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 33.6 \text{ л}$

7. Рассчитаем массу образовавшейся воды. Для этого сначала найдем молярную массу воды $H_2O$, используя относительные атомные массы $Ar(H) = 1 \text{ г/моль}$, $Ar(O) = 16 \text{ г/моль}$.

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим массу воды:

$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 1.5 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 27 \text{ г}$

Ответ: объем углекислого газа (н. у.) составляет $33.6 \text{ л}$; масса воды составляет $27 \text{ г}$.