ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 18 Вопрос 6 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

При сжигании органического вещества образовалось 1,26 г воды, 0,896 л оксида углерода(IV) и 0,224 л азота (н. у.). Найдите молекулярную формулу этого вещества.

Уравнение реакции и расчеты

Общий вид реакции горения азотсодержащего органического вещества:
CₓHᵧN_z + …O₂ → xCO₂ + y/2 H₂O + z/2 N₂

1. Определение количества вещества продуктов (моль)
Находим количество вещества для углекислого газа, воды и азота по формулам через объем (V/Vₘ) и массу (m/M):

• n(CO₂) = 0,896 / 22,4 = 0,04 моль
• n(H₂O) = 1,26 / 18 = 0,07 моль
• n(N₂) = 0,224 / 22,4 = 0,01 моль

2. Определение соотношения атомов (x : y : z)
Чтобы найти индексы, нужно учесть количество атомов каждого элемента в продуктах:

• x (углерод) соответствует количеству моль CO₂: 0,04
• y (водород) в два раза больше количества моль H₂O (так как в одной молекуле воды 2 атома H): 0,07 * 2 = 0,14
• z (азот) в два раза больше количества моль N₂ (так как в одной молекуле азота 2 атома N): 0,01 * 2 = 0,02

Соотношение:
x : y : z = 0,04 : 0,14 : 0,02

Разделим всё на наименьшее число (0,02):
x : y : z = 2 : 7 : 1

Результат

На основании полученного соотношения выводим формулу вещества:

• Эмпирическая формула: C₂H₇N
• Структурная формула: CH₃-CH₂-NH₂
• Название: Этиламин

Вот максимально подробный разбор логики решения этой задачи. Основная идея здесь в том, что при сгорании органического вещества все атомы углерода переходят в углекислый газ, водород — в воду, а азот — в молекулярный азот. Подсчитав их количество в продуктах, мы узнаем, сколько их было в исходном веществе.

1. Перевод данных в количество вещества (моль)

Химия «разговаривает» на языке молей, а не граммов или литров, потому что химические индексы показывают именно соотношение количеств частиц.

— Углекислый газ (CO₂): Дан объем 0,896 л. Используем формулу n = V / Vₘ, где Vₘ — молярный объем (22,4 л/моль при н.у.).
0,896 / 22,4 = 0,04 моль.

— Вода (H₂O): Дана масса 1,26 г. Используем формулу n = m / M, где M — молярная масса воды (1*2 + 16 = 18 г/моль).
1,26 / 18 = 0,07 моль.

— Азот (N₂): Дан объем 0,224 л. Снова n = V / Vₘ.
0,224 / 22,4 = 0,01 моль.

2. Переход от молекул продуктов к атомам элементов

Это самый важный этап. Нам нужно найти индексы x, y и z для формулы CₓHᵧN_z.

— Углерод (C): В одной молекуле CO₂ содержится ровно один атом C. Значит, сколько моль углекислого газа получилось, столько же моль углерода было в веществе.
n(C) = n(CO₂) = 0,04 моль.

— Водород (H): В одной молекуле воды H₂O содержится два атома H. Поэтому количество моль атомарного водорода будет в два раза больше, чем количество моль воды.
n(H) = 2 * n(H₂O) = 2 * 0,07 = 0,14 моль.

— Азот (N): В одной молекуле газа N₂ содержится два атома N. Значит, количество атомов азота в два раза больше количества получившегося газа.
n(N) = 2 * n(N₂) = 2 * 0,01 = 0,02 моль.

3. Нахождение простейшей формулы

Теперь мы знаем соотношение атомов в молях:
C : H : N = 0,04 : 0,14 : 0,02

Чтобы превратить эти десятичные дроби в целые числа (индексы), нужно разделить каждое из них на самое маленькое число в ряду (в данном случае на 0,02):

— Для C: 0,04 / 0,02 = 2
— Для H: 0,14 / 0,02 = 7
— Для N: 0,02 / 0,02 = 1

Получаем соотношение 2 : 7 : 1. Это дает нам эмпирическую (простейшую) формулу C₂H₇N.

4. Определение структуры

Вещество с формулой C₂H₇N относится к классу аминов.
Общая формула предельных аминов: CₙH₂ₙ₊₃N.
Если n = 2, то водорода должно быть 2 * 2 + 3 = 7. Это полностью совпадает с нашим результатом.

Самый простой вариант такой структуры — это когда к этильному радикалу (C₂H₅-) присоединена аминогруппа (-NH₂):
CH₃-CH₂-NH₂

Это соединение называется этиламин. Оно представляет собой бесцветный газ с запахом аммиака, который хорошо растворяется в воде и проявляет свойства органического основания.