Номер 372, страница 89 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

372. Массовая доля хлора в органическом веществе X равна 56,8 % . Это вещество может быть получено присоединением одной молекулы хлороводорода к молекуле соответствующего углеводорода. Средняя относительная молекулярная масса высокомолекулярного соединения, полученного полимеризацией вещества X, равна 75 750. Укажите среднюю степень полимеризации высокомолекулярного соединения.

Дано:

Массовая доля хлора в веществе X, $w(Cl) = 56,8 \% = 0.568$

Средняя относительная молекулярная масса полимера, $\bar{M_r}(\text{полимер}) = 75750$

Найти:

Среднюю степень полимеризации, $\bar{n}$

Решение:

1. Определим относительную молекулярную массу вещества X (мономера). Массовая доля элемента в веществе связана с его относительной атомной и молекулярной массами по формуле:

$w(Cl) = \frac{N \cdot Ar(Cl)}{Mr(X)}$

где $N$ - число атомов хлора в молекуле X, $Ar(Cl)$ - относительная атомная масса хлора ($35.5$), $Mr(X)$ - относительная молекулярная масса вещества X.

Поскольку вещество X получено присоединением одной молекулы хлороводорода ($HCl$), в его молекуле содержится один атом хлора ($N=1$).

Выразим и вычислим $Mr(X)$:

$Mr(X) = \frac{Ar(Cl)}{w(Cl)} = \frac{35.5}{0.568} = 62.5$

2. Установим молекулярную формулу вещества X. В условии сказано, что вещество X полимеризуется. Это означает, что X является мономером и, скорее всего, содержит двойную связь (участвует в реакции полимеризации присоединением). Вещество X получено присоединением $HCl$ к некоторому углеводороду. Чтобы в результате получилось непредельное соединение (с двойной связью), исходный углеводород должен быть алкином с общей формулой $C_nH_{2n-2}$.

Реакция получения X:

$C_nH_{2n-2} + HCl \rightarrow C_nH_{2n-1}Cl$

Вещество X является хлоралкеном с общей формулой $C_nH_{2n-1}Cl$.

Найдем его относительную молекулярную массу через общую формулу, используя относительные атомные массы $Ar(C)=12$ и $Ar(H)=1$:

$Mr(C_nH_{2n-1}Cl) = n \cdot Ar(C) + (2n-1) \cdot Ar(H) + Ar(Cl) = 12n + (2n-1) + 35.5 = 14n + 34.5$

Приравняем два полученных выражения для $Mr(X)$ и найдем $n$:

$14n + 34.5 = 62.5$

$14n = 62.5 - 34.5$

$14n = 28$

$n = 2$

Таким образом, молекулярная формула вещества X - $C_2H_3Cl$. Это хлорэтен (винилхлорид).

Относительная молекулярная масса мономерного звена в полимере равна относительной молекулярной массе мономера $X$, то есть $Mr(\text{мономер}) = 62.5$.

3. Рассчитаем среднюю степень полимеризации ($\bar{n}$). Она равна отношению средней относительной молекулярной массы полимера к относительной молекулярной массе мономерного звена.

$\bar{n} = \frac{\bar{M_r}(\text{полимер})}{Mr(\text{мономер})}$

$\bar{n} = \frac{75750}{62.5} = 1212$

Ответ: средняя степень полимеризации равна 1212.