Загрузка...

Другие задания смотри здесь...

Упражнение 152. Что такое гомологический ряд? Гомологическим рядом называют ряд органических соединений, молекулы которых имеют подобное строение и различаются по составу на одну или несколько групп атомов СН2. Какие соединения называют гомологами? Соединения одного класса, имеющие сходное строение, но отличающиеся по составу на одну или несколько групп CH2, называют гомологами.

 

Упражнение 153. Укажите среди приведенных формул те, которые принадлежат соединениям гомологического ряда метана: С3Н6С5Н12, С6Н12С7Н16.

Их молекулярные формулы соответствуют общей формуле CnH2n+2, где n — число атомов Карбона в молекуле. 

 

Упражнение 154. Установите последовательность углеводородов по уменьшению количества атомов Карбона в их молекулах:

а) гептан; С7Н16

б) бутан; С4Н10

в) гексан; С6Н14

г) пентан; С5Н12

д) пропан. С3Н8

Ответ: а), в), г), б), ґ). 

 

Упражнение 155. Изобразите электронную формулу молекулы:

а) этана;

    Н   Н    
    ..   ..    
Н : С :
С : Н
    ..   ..    
    Н   Н    

б) пропана.

    Н   Н   Н    
    ..   ..   ..    
Н : С : С : С : Н
    ..   ..   ..    
    Н   Н   Н    

Упражнение 156. Укажите правильное окончание предложения «Отношение количества атомов Гидрогена к количеству атомов Карбона в молекулах гомологов метана с возрастанием молярной массы соединений ...»:

а) уменьшается;

б) увеличивается;

в) изменяется хаотически.

Для СН4: N(H)/N(C)=4/1=4

Для C2H6: N(H)/N(C)=6/2=3

Для C3H8: N(H)/N(C)=8/3=2,7

Для C4H10: N(H)/N(C)=10/4=2,5

Следовательно, уменьшается.

 

Упражнение 157. Какова относительная молекулярная масса гомолога метана, в молекуле которого имеется 5 атомов Карбона? (Устно.)

Mr(C5H12)=5Ar(C)+12Ar(H)=512+121=72, поэтому М(С2H12)=72 г/моль.

Их молекулярные формулы соответствуют общей формуле CnH2n+2, где n — число атомов Карбона в молекуле. При n=5, молекулярная формула C5H12

 

Упражнение 158. В каком соединении массовая доля Карбона наибольшая — в этане, пропане или бутане? Попробуйте дать ответ, не проводя расчетов. В бутане, посколько в этом соединении больше атомов Карбона по сравнению с этаном и пропаном, а атомы Гидрогена незначительно влияют на значение относительной молекулярной массы.

 

Упражнение 159. Определите количество вещества (устно):

а) в 15 г этана;

n=m/M, где М=Мr г/моль.

Mr(C2H6)=2•Ar(C)+6•Ar(H)=2•12+6•1=30, M(C2H6)=30 г/моль

m(C2H6)=M(C2H6)/n(C2H6)=15 г/моль:30 г/моль =0,5 моль.

б) в 4,48 л бутана (н. у.).

n=V/VМ, де VM - постоянная величина и численно равна 22,4 л/моль (у.н.).

n(C4Н10)=V(C4Н10)/VM=4,48 л : 22,4 л/моль=0,2 моль

 

Упражнение 160. Заполните таблицу:

CnH2n+2

M,

г/моль 

DH2

w(C),

%

C3H8  44 22 81,8
С2Н6  30 15 80
C5H12  72 36 83,3
C7H16 100 50 84

Объяснение решения первой строки. 

M=Mr г/моль.

Mr(C3H8)=3Ar(C)+8Ar(H)=312+81=44, поэтому М(С3Н8)=44 г/моль.

D=M1/M2, где М1, М2 - молярные массы газов.

DH2(C3H8)=M(C3H8)/M(H2)=44 г/моль: 2 г/моль=22

Массовую долю элемента в соединении вычисляем по формуле: w(Е)=n•Ar(Е)/Mr(соединения), где w(E) - массовая доля химического элемента, выраженная в долях единицы; n — число атомов елемента, обозначенное индексом в формуле соединения; Аг(Е) — относительная атомная масса элемента; Мг(соединения) — относительная молекулярная (формульная) масса вещества.

w(C)=3Ar(C)/Mr(C3H8)=312/44=0,818, или 81,8%.

Объяснение решения второй строки. 

w(H)=100%-w(C)=100%-80%=20%. Допустим, что масса вещества 100 г,

тогда m(C)=80 г, a m(H)=20 г. 

n=m/M, где М=Мr г/моль.

n(C)=m(C)/M(C)=80 г : 12 г/моль=6,67 моль

n(Н)=m(Н)/M(Н)=20 г : 1 г/моль=20 моль

В соединении CmH2m+2 соотношение количества атомов: n(C)/n(H)=m/2m+2, поэтому

6,67/20 = m/(2m+2)

6,67(2m+2) = 20m

13,34m + 13,34 = 20m

20m - 13,34m = 13,34

6,66m = 13,34

m = 13,34 : 6,66

m = 2, следовательно, формула соединения С2Н6.

M=Mr г/моль.

Mr(C2H6)=2Ar(C)+6Ar(H)=212+61=30, поэтому М(С2Н6)=30 г/моль.

D=M1/M2, где М1, М2 - молярные массы газов.

DH2(C2H6)=M(C2H6)/M(H2)=30 г/моль: 2 г/моль=15

Объяснение решения третьей строки. 

DH2(алкана)=M(алкана)/M(H2), поэтому M(алкана)/M(H2)=36. M(алкана)=36M(H2)=362Ar(H)=3621=72 г/моль. 

Общая формула алкана  CnH2n+2, поэтому

Mr(CnH2n+2)=nAr(C)+(2n+2)Ar(H)=12n+2n+2. 

Составляем алгебраическое уравнение и решаем его.

12n+2n+2=72

14n+2=72

14n=72-2

14n=70

n=70:14

n=5

Следовательно, формула гомолога С5Н12.

Массовую долю элемента в соединении вычисляем по формуле: w(Е)=n•Ar(Е)/Mr(соединения), где w(E) - массовая доля химического элемента, выраженная в долях единицы; n — число атомов елемента, обозначенное индексом в формуле соединения; Аг(Е) — относительная атомная масса элемента; Мг(соединения) — относительная молекулярная (формульная) масса вещества.

w(C)=5Ar(C)/Mr(C5H12)=512/72=0,833, или 83,3%.

Объяснение решения четвертой строки.

M(алкана)=100 г/моль, поэтому Mr(алкану)=100

Общая формула алкана CnH2n+2, поэтому

Mr(CnH2n+2)=nAr(C)+(2n+2)Ar(H)=12n+2n+2. 

Составляем алгебраическое уравнение и решаем его.

12n+2n+2=100

14n+2=100

14n=100-2

14n=98

n=98:14

n=7

Следовательно, формула гомолога С7Н16.

DH2(C7H16)=M(C7H16)/M(H2)=100 г/моль: 2 г/моль=50

Массовую долю элемента в соединении вычисляем по формуле: w(Е)=n•Ar(Е)/Mr(соединения), где w(E) - массовая доля химического элемента, выраженная в долях единицы; n — число атомов елемента, обозначенное индексом в формуле соединения; Аг(Е) — относительная атомная масса элемента; Мг(соединения) — относительная молекулярная (формульная) масса вещества.

w(C)=7Ar(C)/Mr(C7H16)=712/100=0,84, или 84%. 

  

Упражнение 161. Запишите формулу гомолога метана, в молекуле которого вдвое больше атомов Гидрогена, чем в молекуле бутана.

Общая формула гомологов метана CnH2n+2, где n - число атомов Карбона в молекуле. Молекула бутана имеет 10 атомов Гидрогена, поэтому молекула неизвестного гомолога будет иметь 102=20 атомов Гидрогена, в ней кольичество атомов Гідрогена  2n+2=20, отсюда n=(20-2):2=9, поэтому формула искомого гомолога С9Н20 - это нонан.

Ответ: C9H20.

 

Упражнение 162. Какой углеводород имеет такую же плотность, что и углекислый газ?

Плотность вычисляется по формуле ρ=M/VМ, где VM - постоянная и численно равна 22,4 л/моль (у.н.), a M=Mr г/моль. 

За условием ρ(СnH2n+2)=ρ(CO2), тогда MrnH2n+2)=Mr(CO2), где Mr(CO2)=Ar(C)+2•Ar(O)=12+2•16=44.

Общая формула алкана  CnH2n+2, поэтому

Mr(CnH2n+2)=nAr(C)+(2n+2)Ar(H)=12n+2n+2. 

Составляем алгебраическое уравнение и решаем его.

12n+2n+2=44

14n+2=44

14n=44-2

14n=42

n=42:14

n=3

Следовательно, формула гомолога С3Н8 - это пропан.

Ответ: пропан. 

Другие задания смотри здесь...

Загрузка...