ГДЗ (ответы) Химия 9 класс Попель П.П., Крикля Л.С., 2017 §20 Гомологи метана

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: С₃Н₆, С₅Н₁₂, С₆Н₁₂, С₇Н₁₆.

Их молекулярные формулы соответствуют общей формуле C_nH_2n+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.)

M_r(C₅H₁₂)=5•A_r(C)+12•A_r(H)=5•12+12•1=72, поэтому М(С₂H₁₂)=72 г/моль.

Их молекулярные формулы соответствуют общей формуле C_nH_2n+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=М_r г/моль.

M_r(C₂H₆)=2•A_r(C)+6•A_r(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/V_М, де V_M - постоянная величина и численно равна 22,4 л/моль (у.н.).

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

Упражнение 160. Заполните таблицу:

C_nH_2n+2	M, г/моль	D_H2	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=M_r г/моль.

M_r(C₃H₈)=3•A_r(C)+8•A_r(H)=3•12+8•1=44, поэтому М(С₃Н₈)=44 г/моль.

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

D_H2(C₃H₈)=M(C₃H₈)/M(H₂)=44 г/моль: 2 г/моль=22

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

w(C)=3•A_r(C)/M_r(C₃H₈)=3•12/44=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=М_r 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 C_mH_2m+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=M_r г/моль.

M_r(C₂H₆)=2•A_r(C)+6•A_r(H)=2•12+6•1=30, поэтому М(С₂Н₆)=30 г/моль.

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

D_H2(C₂H₆)=M(C₂H₆)/M(H₂)=30 г/моль: 2 г/моль=15

Объяснение решения третьей строки.

D_H2(алкана)=M(алкана)/M(H₂), поэтому M(алкана)/M(H₂)=36. M(алкана)=36•M(H₂)=36•2•Ar(H)=36•2•1=72 г/моль.

Общая формула алкана C_nH_2n+2, поэтому

M_r(C_nH_2n+2)=n•A_r(C)+(2n+2)•A_r(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.

w(C)=5•A_r(C)/M_r(C₅H₁₂)=5•12/72=0,833, или 83,3%.

Объяснение решения четвертой строки.

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

Общая формула алкана C_nH_2n+2, поэтому

M_r(C_nH_2n+2)=n•A_r(C)+(2n+2)•A_r(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.

D_H2(C₇H₁₆)=M(C₇H₁₆)/M(H₂)=100 г/моль: 2 г/моль=50

w(C)=7•A_r(C)/M_r(C₇H₁₆)=7•12/100=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 C_nH_2n+2, где n - число атомов Карбона в молекуле. Молекула бутана имеет 10 атомов Гидрогена, поэтому молекула неизвестного гомолога будет иметь 10•2=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/V_М, где V_M - постоянная и численно равна 22,4 л/моль (у.н.), a M=M_r г/моль.

За условием ρ(С_nH_2n+2)=ρ(CO₂), тогда M_r(С_nH_2n+2)=M_r(CO₂), где M_r(CO₂)=A_r(C)+2•A_r(O)=12+2•16=44.