ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 1 Вопрос 5 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Массовая доля углерода в углеводороде составляет 90,0 %. Относительная плотность этого газа по водороду равна 20. Найдите формулу углеводорода.

1. Углеводород: \( C_xH_y \)
2. \( \omega(C) = 90\% \)
\( \omega(C) = \frac{x \cdot Ar(C)}{x \cdot Ar(C) + y \cdot Ar(H)} \cdot 100\% = \frac{12x}{12x + y} \cdot 100\% = 90\% \)
\( 12x / (12x + y) = 0,9 \)

3. \( D(C_xH_y)_{H_2} = 20 \)
\( D(C_xH_y)_{H_2} = M(C_xH_y) / M(H_2) = (12x + y) / 2 \)
\( (12x + y) / 2 = 20 \)
\( 12x + y = 40 \)

4. \( 12x / 40 = 0,9 \)
\( x = 3 \)

5. \( 12x + y = 40 \)
\( 12 \cdot 3 + y = 40 \)
\( y = 4 \)

\( C_3H_4 \) — пропин.

Давайте разберем эту задачу по косточкам! Основная идея здесь — перейти от относительных величин (процентов и плотности) к реальной массе молекулы, а затем «разобрать» эту массу на отдельные атомы.

1. Находим общую массу молекулы

Первым делом нам нужно понять, сколько весит одна «порция» (моль) нашего неизвестного газа. Для этого используется относительная плотность по водороду \( D_{H_2} \).

Плотность по водороду показывает, во сколько раз наш газ тяжелее водорода \( H_2 \).
— Молярная масса водорода \( M(H_2) = 2 \) г/моль.
— Если наш газ в 20 раз тяжелее, то его молярная масса \( M \) вычисляется так:
\( M(C_xH_y) = D_{H_2} \cdot M(H_2) = 20 \cdot 2 = 40 \text{ г/моль} \)

Теперь мы знаем, что вся молекула целиком «весит» 40 единиц.

2. Вычисляем количество углерода \( x \)

Нам известно, что углерод \( C \) составляет 90% от всей массы молекулы.

Найдем массу углерода в одном моле вещества:
\( m(C) = M \cdot \omega(C) = 40 \cdot 0,9 = 36 \text{ г} \)

Теперь узнаем, сколько это атомов. Так как один атом углерода весит 12
(\( Ar = 12 \)), разделим полученную массу на вес одного атома:
\( x = \frac{36}{12} = 3 \)

Итак, в нашей формуле 3 атома углерода.

3. Вычисляем количество водорода \( y \)

Здесь всё еще проще. Если вся молекула весит 40, а на углерод приходится 36, то всё остальное — это водород.

Находим массу водорода:
\( m(H) = 40 — 36 = 4 \text{ г} \)

Так как атом водорода весит 1 (\( Ar = 1 \)), то количество атомов \( y \) равно:
\( y = \frac{4}{1} = 4 \)

В формуле 4 атома водорода.

4. Итог и проверка

Мы получили формулу \( C_3H_4 \).

Как понять, что это пропин?

В органической химии есть общие формулы для разных классов углеводородов:
— Алканы: \( C_nH_{2n+2} \)
— Алкены: \( C_nH_{2n} \)
— Алкины: \( C_nH_{2n-2} \)

Подставим наше \( n = 3 \) в формулу алкинов:
\( C_3H_{2 \cdot 3 — 2} = C_3H_4 \).

Это соответствует нашему результату. Соединение с тремя атомами углерода и тройной связью называется пропин.

Этот метод «через молярную массу» — самый надежный и быстрый способ решения подобных задач.