номер 1, страница 75 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

1.Углеводород содержит $81.8 \%$ углерода по массе. Установите формулу углеводорода.

1.Дано:
$w(\text{C}) = 81{,}8\%$
Найти: молекулярную формулу углеводорода $\text{C}_x\text{H}_y$.

Решение:

Так как вещество является углеводородом, оно состоит только из атомов углерода ($\text{C}$) и водорода ($\text{H}$). Найдём массовую долю водорода в соединении:

$$w(\text{H}) = 100\% - w(\text{C}) = 100\% - 81{,}8\% = 18{,}2\%$$

Пусть масса образца углеводорода составляет $100\text{ г}$. Тогда массы элементов в образце равны:
$m(\text{C}) = 81{,}8\text{ г}$
$m(\text{H}) = 18{,}2\text{ г}$

Вычислим количества веществ углерода и водорода (используя молярные массы $M(\text{C}) = 12\text{ г/моль}$, $M(\text{H}) = 1\text{ г/моль}$):

$$n(\text{C}) = \frac{m(\text{C})}{M(\text{C})} = \frac{81{,}8\text{ г}}{12\text{ г/моль}} \approx 6{,}817\text{ моль}$$

$$n(\text{H}) = \frac{m(\text{H})}{M(\text{H})} = \frac{18{,}2\text{ г}}{1\text{ г/моль}} = 18{,}2\text{ моль}$$

Определим соотношение атомов углерода и водорода в молекуле:

$$x : y = n(\text{C}) : n(\text{H}) = 6{,}817 : 18{,}2$$

Разделим оба числа на меньшее значение ($6{,}817$):

$$x : y = 1 : \frac{18{,}2}{6{,}817} \approx 1 : 2{,}67 = 1 : \frac{8}{3}$$

Умножим соотношение на $3$, чтобы получить наименьшие целые числа:
$$x : y = 3 : 8$$

Простейшая формула углеводорода — $\text{C}_3\text{H}_8$.

Формула $\text{C}_3\text{H}_8$ соответствует общей формуле предельных углеводородов (алканов) $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ при $n = 3$ ($2 \cdot 3 + 2 = 8$). Вещество с удвоенной формулой ($\text{C}_6\text{H}_{16}$) существовать не может, так как максимальное число атомов водорода для шести атомов углерода равно $2 \cdot 6 + 2 = 14$. Следовательно, истинная молекулярная формула совпадает с простейшей.

Ответ: $\text{C}_3\text{H}_8$ (пропан).