Вправа 152. Що таке гомологічний ряд? Гомологічним рядом називають ряд органічних сполук, молекули яких подібні за будовою і різняться за складом на одну або кілька груп атомів СН2.
Які сполуки називають гомологами? Гомологи - це сполуки одного класу, що подібні за будовою і різняться за складом на одну або кілька груп атомів СН2.
Вправа 153. Серед наведених формул укажіть ті, які належать сполукам гомологічного ряду метану: С3Н6, С5Н12, С6Н12, С7Н16.
Описуються загальною формулою CnH2n+2, де n- число атомів Карбону в молекулі.
Вправа 154. Установіть послідовність вуглеводнів за зменшенням кількості атомів Карбону в їхніх молекулах:
|
а) гептан; С7Н16 б) бутан; С4Н10 в) гексан; С6Н14 |
г) пентан; С5Н12 ґ) пропан. С3Н8
|
Відповідь: а),в),г),б),ґ).
Вправа 155. Зобразіть електронну формулу молекули:
а) етану;
| Н | Н | |||||
| .. | .. | |||||
| Н | : | С | : |
С | : | Н |
| .. | .. | |||||
| Н | Н |
б) пропану.
| Н | Н | Н | ||||||
| .. | .. | .. | ||||||
| Н | : | С | : | С | : | С | : | Н |
| .. | .. | .. | ||||||
| Н | Н | Н |
Вправа 156. Укажіть правильне закінчення речення «Відношення кількості атомів Гідрогену до кількості атомів Карбону в молекулах гомологів метану зі зростанням молярної маси сполук …»:
а) зменшується;
б) збільшується;
в) змінюється хаотично.
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
Отже, зменшується.
Вправа 157. Яка відносна молекулярна маса гомолога метану, молекула якого містить 5 атомів Карбону? (Усно.)
Mr(C5H12)=5•Ar(C)+12•Ar(H)=5•12+12•1=72, тому М(С2H12)=72 г/моль.
Загальна формула гомолога метану CnH2n+2, де n- число атомів Карбону в молекулі. При n=5 формула C5H12
Вправа 158. У якій сполуці масова частка Карбону найбільша — в етані, пропані чи бутані? Спробуйте дати відповідь, не здійснюючи розрахунків. У бутані, бо у цій сполуці найбільше атомів Карбону, порівняно з етаном і пропаном, а атоми Гідрогену мало впливають на значення відносної молекулярної маси.
Вправа 159. Обчисліть кількість речовини, яка міститься (усно):
а) у 15 г етану;
За формулою n=m/M, де 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) у 4,48 л бутану (н. у.).
n=V/VМ, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль.
n(C4Н10)=V(C4Н10)/VM=4,48 л : 22,4 л/моль=0,2 моль
Вправа 160. Заповніть таблицю:
| 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 |
Пояснення розв'язування першого рядка.
M=Mr г/моль.
Mr(C3H8)=3•Ar(C)+8•Ar(H)=3•12+8•1=44, тому М(С3Н8)=44 г/моль.
D=M1/M2, де М1, М2 - молярні маси газів.
DH2(C3H8)=M(C3H8)/M(H2)=44 г/моль: 2 г/моль=22
Масову частку елементів у сполуках обчислюємо за формулою: w(Е)=n•Ar(Е)/Mr(сполуки), де w(E) - масова частка; n — число атомів елемента; Аг(Е) — відносна атомна маса елемента; Мг(сполуки) — відносна молекулярна (формульна) маса сполуки.
w(C)=3•Ar(C)/Mr(C3H8)=3•12/44=0,818 або,
помноживши це число на 100%, одержимо 81,8%.
Пояснення розв'язування другого рядка.
w(H)=100%-w(C)=100%-80%=20%. Нехай маса сполуки 100 г,
тоді m(C)=80 г, a m(H)=20 г.
n=m/M, де 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
У сполуці CmH2m+2 співвідношення кількості атомів: n(C)/n(H)=m/2m+2, тому
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, тому формула сполуки С2Н6.
M=Mr г/моль.
Mr(C2H6)=2•Ar(C)+6•Ar(H)=2•12+6•1=30, тому М(С2Н6)=30 г/моль.
D=M1/M2, де М1, М2 - молярні маси газів.
DH2(C2H6)=M(C2H6)/M(H2)=30 г/моль: 2 г/моль=15
Пояснення розв'язування третього рядка.
DH2(алкану)=M(алкану)/M(H2), тому M(алкану)/M(H2)=36, звідси M(алкану)=36•M(H2)=36•2•Ar(H)=36•2•1=72 г/моль.
Загальна формула алкану CnH2n+2, тому
Mr(CnH2n+2)=n•Ar(C)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2.
Отримаємо алгебраїчне рівняння:
12n+2n+2=72
14n+2=72
14n=72-2
14n=70
n=70:14
n=5
Отже, формула гомолога С5Н12.
Масову частку елементів у сполуках обчислюємо за формулою: w(Е)=n•Ar(Е)/Mr(сполуки), де w(E) - масова частка; n — число атомів елемента; Аг(Е) — відносна атомна маса елемента; Мг(сполуки) — відносна молекулярна (формульна) маса сполуки.
w(C)=5•Ar(C)/Mr(C5H12)=5•12/72=0,833 або,
помноживши це число на 100%, одержимо 83,3%.
Пояснення розв'язування четвертого рядка.
M(алкану)=100 г/моль, отже, Mr(алкану)=100
Загальна формула алкану CnH2n+2, тому
Mr(CnH2n+2)=n•Ar(C)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2.
Отримаємо алгебраїчне рівняння:
12n+2n+2=100
14n+2=100
14n=100-2
14n=98
n=98:14
n=7
Отже, формула гомолога С7Н16.
DH2(C7H16)=M(C7H16)/M(H2)=100 г/моль: 2 г/моль=50
Масову частку елементів у сполуках обчислюємо за формулою: w(Е)=n•Ar(Е)/Mr(сполуки), де w(E) - масова частка; n — число атомів елемента; Аг(Е) — відносна атомна маса елемента; Мг(сполуки) — відносна молекулярна (формульна) маса сполуки.
w(C)=7•Ar(C)/Mr(C7H16)=7•12/100=0,84 або,
помноживши це число на 100%, одержимо 84%.
Вправа 161. Запишіть формулу гомолога метану, молекула якого містить удвічі більше атомів Гідрогену, ніж молекула бутану.
Загальна формула гомологів метану CnH2n+2, де n - число атомів Карбону в молекулі. Молекула бутану містить 10 атомів Гідрогену, тому молекула невідомого гомолога буде містити 10•2=20 атомів Гідрогену, у ній кількість атомів Гідрогену 2n+2=20, звідси n=(20-2):2=9, тому формула шуканого гомолога С9Н20 - це нонан.
Відповідь: C9H20.
Вправа 162. Який вуглеводень має таку саму густину, що й вуглекислий газ?
Густина обчислюється за формулою ρ=M/VМ, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль, a M=Mr г/моль.
За умовою ρ(СnH2n+2)=ρ(CO2), тоді Mr(СnH2n+2)=Mr(CO2), де Mr(CO2)=Ar(C)+2•Ar(O)=12+2•16=44.
Загальна формула алкану CnH2n+2, тому
Mr(CnH2n+2)=n•Ar(C)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2.
Отримаємо алгебраїчне рівняння:
12n+2n+2=44
14n+2=44
14n=44-2
14n=42
n=42:14
n=3
Отже, формула гомолога С3Н8 - це пропан.
Відповідь: пропан.