Номер 133, страница 29 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

133. В эксперименте было установлено, что эмпирическая формула органического вещества — $CH$, а его молекула состоит из 12 атомов. Рассчитайте плотность паров этого вещества при н. у.

Дано:

Эмпирическая формула вещества: CH

Общее число атомов в молекуле: 12

Условия: н. у. (нормальные условия)

Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22,4$ л/моль

Относительная атомная масса углерода $A_r(C) = 12$

Относительная атомная масса водорода $A_r(H) = 1$

Найти:

Плотность паров вещества $\rho$ — ?

Решение:

1. Сначала определим истинную (молекулярную) формулу органического вещества. Эмпирическая формула показывает простейшее соотношение атомов в молекуле. В данном случае это $C:H = 1:1$. Следовательно, молекулярную формулу можно записать как $(CH)_n$, где $n$ — целое число.

В одной формульной единице CH содержится 1 атом углерода и 1 атом водорода, что в сумме составляет $1+1=2$ атома. По условию задачи, вся молекула состоит из 12 атомов. Найдем коэффициент $n$: $n = \frac{\text{Общее число атомов в молекуле}}{\text{Число атомов в эмпирической формуле}} = \frac{12}{2} = 6$

Таким образом, молекулярная формула вещества: $(CH)_6$ или $C_6H_6$. Это вещество — бензол.

2. Далее рассчитаем молярную массу ($M$) вещества $C_6H_6$. Молярная масса равна сумме молярных масс всех атомов, входящих в состав молекулы. $M(C_6H_6) = 6 \cdot M(C) + 6 \cdot M(H)$ $M(C_6H_6) = 6 \cdot 12 \text{ г/моль} + 6 \cdot 1 \text{ г/моль} = 72 + 6 = 78 \text{ г/моль}$

3. Наконец, рассчитаем плотность паров вещества при нормальных условиях (н. у.). Нормальные условия — это температура 0 °C и давление 1 атм. При этих условиях 1 моль любого идеального газа занимает объем, равный молярному объему $V_m = 22,4$ л/моль. Плотность газа ($\rho$) можно найти по формуле: $\rho = \frac{M}{V_m}$

Подставим найденные значения: $\rho(C_6H_6) = \frac{78 \text{ г/моль}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 3,4821 \text{ г/л}$

Округлим результат до сотых.

Ответ: плотность паров этого вещества при н. у. составляет 3,48 г/л.