Номер 5, страница 5 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

5. Органическое вещество сожгли в избытке кислорода и продукты сгорания (углекислый газ и вода) охладили до комнатной температуры. В результате сконденсировалось 36 $cm^3$ жидкости (плотность равна 1 $\text{ г/см}^3$). Рассчитайте количество (моль) водорода в органическом веществе (растворимостью углекислого газа в воде пренебречь).

Дано:
Объем сконденсировавшейся жидкости (воды), $V(\text{H}_2\text{O}) = 36 \text{ см}^3$
Плотность воды, $\rho(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ г/см}^3$

Перевод в систему СИ:
$V(\text{H}_2\text{O}) = 36 \text{ см}^3 = 36 \cdot (10^{-2} \text{ м})^3 = 3.6 \times 10^{-5} \text{ м}^3$
$\rho(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ г/см}^3 = \frac{10^{-3} \text{ кг}}{(10^{-2} \text{ м})^3} = 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:
Количество вещества атомов водорода в органическом веществе, $n(\text{H})$ - ?

Решение:
1. При сгорании органического вещества, содержащего углерод, водород и, возможно, кислород, образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$). При охлаждении до комнатной температуры вода конденсируется в жидкость, а углекислый газ остается в газообразном состоянии (растворимостью $CO_2$ в воде по условию пренебрегаем). Таким образом, сконденсировавшаяся жидкость — это вода.

2. Найдем массу образовавшейся воды, зная её объем и плотность, по формуле $m = \rho \cdot V$:
$m(\text{H}_2\text{O}) = \rho(\text{H}_2\text{O}) \cdot V(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ г/см}^3 \cdot 36 \text{ см}^3 = 36 \text{ г}$.

3. Рассчитаем молярную массу воды ($M(\text{H}_2\text{O})$). Она складывается из атомных масс двух атомов водорода и одного атома кислорода.
$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot M(\text{H}) + M(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.

4. Определим количество вещества (число моль) воды по формуле $n = \frac{m}{M}$:
$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{36 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$.

5. Согласно закону сохранения массы, весь водород, который содержался в исходном органическом веществе, после сгорания оказался в молекулах воды. Каждая молекула воды ($H_2O$) содержит два атома водорода (H). Следовательно, количество вещества атомов водорода в два раза больше, чем количество вещества молекул воды.
$n(\text{H}) = 2 \cdot n(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 2 \text{ моль} = 4 \text{ моль}$.

Ответ: количество водорода в органическом веществе составляет 4 моль.