Номер 554, страница 103 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

554. Во всех органических веществах валентность углерода равна четырём и он может образовывать кратные (двойные и тройные) связи углерод-углерод. Учитывая этот факт, попытайтесь составить структурные формулы следующих веществ:

а) $C_3H_8$;

б) $C_3H_4$;

в) $C_4H_8$;

г) $C_4H_6$.

554.

В данном задании требуется составить структурные формулы углеводородов, исходя из того, что валентность углерода равна IV, а валентность водорода I. Атомы углерода могут соединяться одинарными, двойными и тройными связями.

а) C₃H₈

Молекулярная формула C₃H₈ соответствует общей формуле насыщенных углеводородов (алканов) CₙH₂ₙ₊₂, так как при n=3, 2n+2 = 8. Это означает, что в молекуле все связи одинарные. Существует только один возможный изомер - пропан.

Структурная формула пропана:

 H H H | | |H-C - C - C-H | | | H H H

Сокращенная структурная формула:

$CH_3-CH_2-CH_3$

Ответ: Структурная формула для C₃H₈ - это пропан: $CH_3-CH_2-CH_3$.

б) C₃H₄

Формула C₃H₄ соответствует общей формуле CₙH₂ₙ₋₂, что характерно для алкинов (одна тройная связь) или алкадиенов (две двойные связи). Возможны следующие изомеры:

1. Пропин (алкин):

$CH_3-C \equiv CH$

2. Пропадиен (алкадиен с кумулированными двойными связями):

$CH_2=C=CH_2$

3. Циклопропен (циклический углеводород с одной двойной связью):

 CH // \\HC - CH₂

Ответ: Возможные структурные формулы для C₃H₄: пропин ($CH_3-C \equiv CH$) и пропадиен ($CH_2=C=CH_2$).

в) C₄H₈

Формула C₄H₈ соответствует общей формуле CₙH₂ₙ, что характерно для алкенов (одна двойная связь) или циклоалканов (цикл из одинарных связей).

Примеры изомеров-алкенов (бутены):

1. Бутен-1: $CH_2=CH-CH_2-CH_3$

2. Бутен-2: $CH_3-CH=CH-CH_3$

3. 2-метилпропен: $CH_2=C(CH_3)-CH_3$

Примеры изомеров-циклоалканов:

1. Циклобутан:

CH₂ - CH₂| |CH₂ - CH₂

2. Метилциклопропан:

 CH - CH₃ / \CH₂ - CH₂

Ответ: Возможные структурные формулы для C₄H₈: бутен-1 ($CH_2=CH-CH_2-CH_3$), бутен-2 ($CH_3-CH=CH-CH_3$), циклобутан и другие.

г) C₄H₆

Формула C₄H₆ соответствует общей формуле CₙH₂ₙ₋₂, что характерно для алкинов (одна тройная связь) или алкадиенов (две двойные связи).

Примеры изомеров-алкинов (бутины):

1. Бутин-1: $CH \equiv C-CH_2-CH_3$

2. Бутин-2: $CH_3-C \equiv C-CH_3$

Примеры изомеров-алкадиенов (бутадиены):

1. Бутадиен-1,3: $CH_2=CH-CH=CH_2$

2. Бутадиен-1,2: $CH_2=C=CH-CH_3$

Ответ: Возможные структурные формулы для C₄H₆: бутин-1 ($CH \equiv C-CH_2-CH_3$), бутадиен-1,3 ($CH_2=CH-CH=CH_2$) и другие.

555.

Для расчета массовой доли элемента используется формула: $ω(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)}$, где $n$ — число атомов элемента, $Ar$ — относительная атомная масса, $Mr$ — относительная молекулярная масса.

Будем использовать округленные значения относительных атомных масс: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(N) = 14$, $Ar(O) = 16$.

а) в C₂H₅NH₂

Дано:

Вещество: этиламин (C₂H₅NH₂), брутто-формула C₂H₇N.

Найти:

Массовую долю углерода $ω(C)$.

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу ($Mr$) этиламина C₂H₇N:

$Mr(C_2H_7N) = 2 \cdot Ar(C) + 7 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(N) = 2 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 1 \cdot 14 = 24 + 7 + 14 = 45$.

2. Рассчитаем массовую долю углерода ($ω(C)$):

$ω(C) = \frac{2 \cdot Ar(C)}{Mr(C_2H_7N)} = \frac{2 \cdot 12}{45} = \frac{24}{45} \approx 0.5333$

В процентах это составляет $0.5333 \cdot 100\% = 53.33\%$.

Ответ: Массовая доля углерода в этиламине составляет приблизительно $53.33\%$.

б) в C₆H₅NO₂

Дано:

Вещество: нитробензол (C₆H₅NO₂).

Найти:

Массовую долю углерода $ω(C)$.

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу ($Mr$) нитробензола C₆H₅NO₂:

$Mr(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot Ar(C) + 5 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(N) + 2 \cdot Ar(O) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 1 \cdot 14 + 2 \cdot 16 = 72 + 5 + 14 + 32 = 123$.

2. Рассчитаем массовую долю углерода ($ω(C)$):

$ω(C) = \frac{6 \cdot Ar(C)}{Mr(C_6H_5NO_2)} = \frac{6 \cdot 12}{123} = \frac{72}{123} \approx 0.5854$

В процентах это составляет $0.5854 \cdot 100\% = 58.54\%$.

Ответ: Массовая доля углерода в нитробензоле составляет приблизительно $58.54\%$.

в) в C₃H₅(OH)₃

Дано:

Вещество: глицерин (C₃H₅(OH)₃), брутто-формула C₃H₈O₃.

Найти:

Массовую долю углерода $ω(C)$.

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу ($Mr$) глицерина C₃H₈O₃:

$Mr(C_3H_8O_3) = 3 \cdot Ar(C) + 8 \cdot Ar(H) + 3 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 3 \cdot 16 = 36 + 8 + 48 = 92$.

2. Рассчитаем массовую долю углерода ($ω(C)$):

$ω(C) = \frac{3 \cdot Ar(C)}{Mr(C_3H_8O_3)} = \frac{3 \cdot 12}{92} = \frac{36}{92} \approx 0.3913$

В процентах это составляет $0.3913 \cdot 100\% = 39.13\%$.

Ответ: Массовая доля углерода в глицерине составляет приблизительно $39.13\%$.

г) в NH₂CH₂COOH

Дано:

Вещество: глицин (аминоуксусная кислота, NH₂CH₂COOH), брутто-формула C₂H₅NO₂.

Найти:

Массовую долю углерода $ω(C)$.

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу ($Mr$) глицина C₂H₅NO₂:

$Mr(C_2H_5NO_2) = 2 \cdot Ar(C) + 5 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(N) + 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 1 \cdot 14 + 2 \cdot 16 = 24 + 5 + 14 + 32 = 75$.

2. Рассчитаем массовую долю углерода ($ω(C)$):

$ω(C) = \frac{2 \cdot Ar(C)}{Mr(C_2H_5NO_2)} = \frac{2 \cdot 12}{75} = \frac{24}{75} = 0.32$

В процентах это составляет $0.32 \cdot 100\% = 32\%$.

Ответ: Массовая доля углерода в глицине составляет $32\%$.