ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 4 Вопрос 6 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Рассчитайте массовые доли элементов в этене и бутане. Не производя расчётов, укажите, чему равны массовые доли элементов в гексене C₆H₁₂. Поясните своё решение.

Этен C₂H₄:

\(\omega(C) = \frac{2 \cdot Ar(C)}{2 \cdot Ar(C) + Ar(H) \cdot 4} \cdot 100\% = \frac{24}{24 + 4} \cdot 100\% = 85{,}71\%\)

\(\omega(H) = \frac{Ar(H) \cdot 4}{2 \cdot Ar(C) + Ar(H) \cdot 4} \cdot 100\% = \frac{4}{24 + 4} \cdot 100\% = 14{,}29\%\)

Бутен C₄H₈:

\(\omega(C) = \frac{4 \cdot Ar(C)}{4 \cdot Ar(C) + Ar(H) \cdot 8} \cdot 100\% = \frac{48}{56} \cdot 100\% = 85{,}71\%\)

\(\omega(H) = \frac{Ar(H) \cdot 8}{4 \cdot Ar(C) + Ar(H) \cdot 8} \cdot 100\% = \frac{8}{56} \cdot 100\% = 14{,}29\%\)

Массовые доли элементов в гексене C₆H₁₂ будут такими же, как в этене (C₂H₄) и бутене (C₄H₈), поскольку все эти углеводороды принадлежат к группе алкенов с формулой \(C_nH_{2n}\), и их массовые доли углерода и водорода одинаковы.

Для гексена (C₆H₁₂):

— Массовая доля углерода
\(\omega(\text{C}) = 85{,}71\%\)

— Массовая доля водорода
\(\omega(\text{H}) = 14{,}29\%\)

Эти значения не зависят от размера молекулы, так как соотношение углерода и водорода остаётся постоянным для алкенов с формулой \(C_nH_{2n}\).

Для расчета массовых долей элементов в органических соединениях необходимо выполнить несколько шагов.

1. Молекулярная масса

Молекулярная масса вещества рассчитывается как сумма атомных масс всех элементов, входящих в его состав, умноженных на количество атомов этих элементов в молекуле.

Атомная масса углерода (C) равна 12, атомная масса водорода (H) равна 1.

2. Массовая доля элемента

Массовая доля элемента в молекуле вычисляется по формуле:

\(\omega(\text{элемент}) = \frac{\text{масса элемента в молекуле}}{\text{молекулярная масса вещества}} \times 100\%\)

Пример 1: Этен (C₂H₄)

1. Молекулярная масса этена:
Этен состоит из двух атомов углерода и четырёх атомов водорода. Для того чтобы найти молекулярную массу, нужно суммировать массы всех атомов:

\(M(\text{C}_2\text{H}_4) = 2 \times 12 + 4 \times 1 = 24 + 4 = 28\)

2. Массовая доля углерода:
Масса углерода в молекуле этена — это масса двух атомов углерода, то есть \(2 \times 12 = 24\). Для расчета массовой доли углерода используем формулу:

\(\omega(\text{C}) = \frac{24}{28} \times 100\% = 85{,}71\%\)

3. Массовая доля водорода:
Масса водорода в молекуле этена — это масса четырёх атомов водорода, то есть \(4 \times 1 = 4\). Для расчета массовой доли водорода используем формулу:

\(\omega(\text{H}) = \frac{4}{28} \times 100\% = 14{,}29\%\)

Пример 2: Бутен (C₄H₈)

1. Молекулярная масса бутена:
Бутен состоит из четырёх атомов углерода и восьми атомов водорода. Молекулярная масса бутена будет:

\(M(\text{C}_4\text{H}_8) = 4 \times 12 + 8 \times 1 = 48 + 8 = 56\)

2. Массовая доля углерода:
Масса углерода в молекуле бутена — это масса четырёх атомов углерода, то есть \(4 \times 12 = 48\). Для расчета массовой доли углерода:

\(\omega(\text{C}) = \frac{48}{56} \times 100\% = 85{,}71\%\)

3. Массовая доля водорода:
Масса водорода в молекуле бутена — это масса восьми атомов водорода, то есть \(8 \times 1 = 8\). Для расчета массовой доли водорода:

\(\omega(\text{H}) = \frac{8}{56} \times 100\% = 14{,}29\%\)

Пример 3: Гексен (C₆H₁₂)

Почему массовые доли одинаковы?

1. Общая формула алкенов

Все алкены имеют общую формулу \(C_nH_{2n}\), где \(n\) — это количество атомов углерода в молекуле. Этен, бутен и гексен — это алкены, то есть углеводороды с одной или несколькими двойными связями между углеродными атомами. Формулы этих веществ:
— Этен: \(C_2H_4\)
— Бутен: \(C_4H_8\)
— Гексен: \(C_6H_{12}\)

Для каждого алкена с формулой \(C_nH_{2n}\), соотношение углерода и водорода в молекуле всегда одинаково. Это связано с тем, что количество атомов водорода всегда в два раза больше, чем количество атомов углерода. Следовательно, массовые доли углерода и водорода не зависят от того, сколько атомов углерода в молекуле.

2. Массовые доли углерода и водорода для алкенов

Все молекулы алкенов с формулой \(C_nH_{2n}\) имеют одинаковую массовую долю углерода и водорода. Это связано с тем, что углерод и водород в этих молекулах присутствуют в фиксированном соотношении. Чем больше углеродов в молекуле, тем больше водорода, но их массовые доли остаются одинаковыми.

Таким образом, для всех алкенов с формулой \(C_nH_{2n}\), включая гексен \(C_6H_{12}\), массовая доля углерода будет \(85{,}71\%\), а массовая доля водорода — \(14{,}29\%\).

3. Пояснение для гексена

Гексен имеет 6 атомов углерода и 12 атомов водорода, и его молекулярная формула — \(C_6H_{12}\). Пропорция углерода к водороду остаётся такой же, как в этене \(C_2H_4\) и бутене \(C_4H_8\). То есть, массовые доли углерода и водорода в гексене совпадают с массовыми долями этих элементов в этене и бутене, и их не нужно пересчитывать заново.

Заключение

Массовые доли углерода и водорода в гексене такие же, как и в этене и бутене. Эти значения остаются одинаковыми для всех алкенов с формулой \(C_nH_{2n}\), так как соотношение углерода и водорода в молекуле всегда фиксировано. Для гексена:

— Массовая доля углерода — \(85{,}71\%\)
— Массовая доля водорода — \(14{,}29\%\)

Это объяснение основывается на закономерности для всех алкенов с общей формулой \(C_nH_{2n}\), и поэтому дополнительные расчёты для гексена не требуются.