Номер 10, страница 98 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. Определите простейшую формулу вещества и изобразите схему образования водородных связей между молекулами вещества, в котором массовая доля углерода — 0,375, водорода — 0,125, кислорода — 0,500.

Дано:

Массовая доля углерода $ \omega(C) = 0,375 $

Массовая доля водорода $ \omega(H) = 0,125 $

Массовая доля кислорода $ \omega(O) = 0,500 $

Найти:

Простейшую формулу вещества – $ C_xH_yO_z $

Схему образования водородных связей

Решение:

Определение простейшей формулы вещества

Для определения простейшей формулы вещества предположим, что у нас есть 100 г этого вещества. Тогда массы элементов в этом образце будут:

$ m(C) = 100 \text{ г} \cdot 0,375 = 37,5 \text{ г} $

$ m(H) = 100 \text{ г} \cdot 0,125 = 12,5 \text{ г} $

$ m(O) = 100 \text{ г} \cdot 0,500 = 50,0 \text{ г} $

Далее найдем количество вещества (число моль) каждого элемента, разделив массу элемента на его молярную массу. Используем округленные молярные массы: $ M(C) = 12 \text{ г/моль} $, $ M(H) = 1 \text{ г/моль} $, $ M(O) = 16 \text{ г/моль} $.

$ n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{37,5 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 3,125 \text{ моль} $

$ n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{12,5 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 12,5 \text{ моль} $

$ n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{50,0 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 3,125 \text{ моль} $

Соотношение атомов в молекуле соответствует соотношению количеств вещества:

$ x : y : z = n(C) : n(H) : n(O) = 3,125 : 12,5 : 3,125 $

Чтобы найти простейшее целочисленное соотношение, разделим все числа на наименьшее из них (3,125):

$ x = \frac{3,125}{3,125} = 1 $

$ y = \frac{12,5}{3,125} = 4 $

$ z = \frac{3,125}{3,125} = 1 $

Таким образом, простейшая формула вещества — $ CH_4O $. Этой эмпирической формуле соответствует метиловый спирт (метанол), структурная формула которого $ CH_3OH $.

Схема образования водородных связей

Вещество $ CH_3OH $ (метанол) способно образовывать межмолекулярные водородные связи. Это обусловлено наличием полярной ковалентной связи $ O-H $ в гидроксильной группе. Атом кислорода является высокоэлектроотрицательным элементом, поэтому он смещает на себя общую электронную пару, приобретая частичный отрицательный заряд ($ \delta- $). Атом водорода, соответственно, приобретает частичный положительный заряд ($ \delta+ $). Водородная связь (обозначена многоточием) возникает за счет электростатического притяжения между атомом водорода ($ \delta+ $) одной молекулы и неподеленной электронной парой атома кислорода ($ \delta- $) соседней молекулы.

Ответ:

Простейшая формула вещества: $ CH_4O $ (метанол, $ CH_3OH $). Схема образования водородных связей между молекулами метанола представлена на рисунке выше.