Номер 1523, страница 240 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1523. *Одним из компонентов высокоселективных средств борьбы с сорняками является вещество «Феноксапроп-П-этил», в молекуле которого содержится по одному атому хлора и азота, а массовые доли углерода, кислорода и водорода соответственно равны 59,76; 22,11; 4,458 %. Установите молекулярную формулу этого вещества.

Дано:

$ω(C) = 59,76 \%$

$ω(O) = 22,11 \%$

$ω(H) = 4,458 \%$

В молекуле содержится 1 атом азота (N) и 1 атом хлора (Cl).

Найти:

Молекулярную формулу вещества.

Решение:

1. Найдем суммарную массовую долю азота и хлора в веществе. Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 100%.

$ω(N) + ω(Cl) = 100\% - (ω(C) + ω(O) + ω(H))$

$ω(N) + ω(Cl) = 100\% - (59,76\% + 22,11\% + 4,458\%) = 100\% - 86,328\% = 13,672\%$

2. Обозначим искомую молекулярную формулу как $C_xH_yN_zCl_kO_m$. По условию задачи, в молекуле содержится по одному атому азота и хлора, следовательно, индексы $z = 1$ и $k = 1$.

Зная, что на долю одного атома азота и одного атома хлора приходится 13,672% от общей массы молекулы, мы можем рассчитать молярную массу ($M$) всего соединения. Используем точные значения относительных атомных масс: $Ar(N) \approx 14,007$ г/моль, $Ar(Cl) \approx 35,453$ г/моль.

Масса атомов N и Cl в одном моле вещества составляет:

$m(N+Cl) = 1 \cdot Ar(N) + 1 \cdot Ar(Cl) = 14,007 + 35,453 = 49,46$ г/моль.

Эта масса соответствует доле 0,13672. Следовательно, молярная масса $M$ равна:

$M = \frac{m(N+Cl)}{ω(N+Cl)} = \frac{49,46 \text{ г/моль}}{0,13672} \approx 361,76$ г/моль.

3. Теперь, зная молярную массу вещества, мы можем найти индексы для остальных элементов, используя общую формулу: $n = \frac{M \cdot ω(\text{элемента})}{Ar(\text{элемента})}$.

Используем атомные массы: $Ar(C) \approx 12,011$ г/моль, $Ar(H) \approx 1,008$ г/моль, $Ar(O) \approx 15,999$ г/моль.

- Число атомов углерода (C):

$x = \frac{361,76 \text{ г/моль} \cdot 0,5976}{12,011 \text{ г/моль}} \approx \frac{216,19}{12,011} \approx 18$

- Число атомов водорода (H):

$y = \frac{361,76 \text{ г/моль} \cdot 0,04458}{1,008 \text{ г/моль}} \approx \frac{16,12}{1,008} \approx 16$

- Число атомов кислорода (O):

$m = \frac{361,76 \text{ г/моль} \cdot 0,2211}{15,999 \text{ г/моль}} \approx \frac{79,98}{15,999} \approx 5$

4. Мы определили все индексы в молекулярной формуле: $x=18$, $y=16$, $z=1$, $k=1$, $m=5$. Собирая их вместе, получаем молекулярную формулу. Согласно правилам, после C и H остальные элементы перечисляются в алфавитном порядке: $C_{18}H_{16}ClNO_5$.

Ответ: молекулярная формула вещества - $C_{18}H_{16}ClNO_5$.