Знаємо, розуміємо
1. Схарактеризуйте фізичні властивості етену й етину. За звичайних умов ці сполуки є газоподібними, безбарвними, погано розчиняються у воді. Етен має запах, а етин без запаху.
2. Чому етан належить до насичених вуглеводнів, а етен та етин — до ненасичених? Етан належить до насичених вуглеводнів, бо у молекулах цієї сполуки всі валентні електрони Карбону максимально використані для утворення зв'язків з атомами Гідрогену, при цьому між двома сусідніми атомами Карбону існує одинарний зв'язок. Етен та етин належать до ненасичених вуглеводнів, бо у молекулах цих сполук не всі валентні атоми Карбону використані для сполучення з атомами Гідрогену, при цьому між двома сусідніми атомами Карбону в молекулі етену існує подвійний зв'язок, а в етину - потрійний зв'язок.
3. Відомо, що гази можна збирати витісненням повітря чи витісненням води. Як можна збирати етен та етин? Двома цими способами.
Можна збирати витісненням води, бо ці гази погано розчиняються у воді. Можна збирати витісненням повітря, тримаючи посудину-приймач догори дном, бо ці гази легші за повітря.
4. Який із зазначених вуглеводнів — етан, етен, етин — має тетраедричну будову молекули, який — площинну, а який — лінійну? Тетраедричну будову молекули має етан, площинну - етен, лінійну - етин.
Застосовуємо
Вправа 109. Обчисліть відносну густину етену за озоном та етину за сульфур (ІV) оксидом.
Розв'язування:
DO3(С2Н4)=Mr(С2Н4)/Mr(O3)=28/48=0,58 ,
де Mr(С2Н4)=2•Аr(C)+4•Аr(Н)=2•12+4•1=28,
Mr(O3)=3•Аr(O)=3•16=48.
DSO2(С2Н2)=Mr(C2Н2)/Mr(SO2)=26/64=0,41 ,
де Mr(С2Н2)=2•Аr(C)+2•Аr(Н)=2•12+2•1=26,
Mr(SO2)=Ar(S)+2•Аr(Н)=32+2•16=64.
Відповідь: DО3(С2Н4)=0,58; DSO2(С2Н2)=0,41.
Вправа 110. Обчисліть, який об’єм за нормальних умов займає етен масою 130 г.
Відомо: m(C2H4)=130 г. Знайти: V(C2H4)-?
Розв'язування:
Кількість речовини заданої маси обчислюємо за формулою: v=m/M, де M=Mr г/моль.
Mr(С2Н4)=2•Ar(C)+4•Ar(Н)=2•12+4•1=28, тому M(С2Н4)=28 г/моль.
v(C2Н4)=m(C2Н4)/M(С2Н4)=130 г : 28 г/моль = 4,6 моль.
З формули v=V/Vm, де Vm – постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль, знаходимо об'єм V=v•Vm.
V(С2Н4)=v(С2Н4)•Vm=4,6 моль • 22,4 л/моль=103,04 л≈103 л.
Відповідь: V(С2Н4)≈103 л.
Вправа 111. Обчисліть масу та об’єм порції етину, що містить 3,01•1023 молекул цієї речовини (н.у.).
Відомо: N(C2H2)=3,01•1023. Знайти: m(C2H2)-?, V(C2H2)-?
Розв'язування:
Обчислюємо кількість речовини заданого числа структурних частин за формулою: v=N/NA, де NA - стала Авогадро і чисельно дорівнює 6,02•1023 моль-1.
v(C2Н2)=N(C2Н2)/NA=3,01•1023 : 6,02•1023моль-1=0,5 моль
Обчислюємо масу заданої кількості речовини за формулою m=v•M, де M=Mr г/моль.
Mr(С2Н2)=2•Ar(C)+2•Ar(Н)=2•12+2•1=26, тому M(С2Н2)=26 г/моль
m(C2Н2)=v(C2Н2)•M(С2Н2)=0,5 моль • 26 г/моль = 13 г
Обчислюємо об'єм заданої кількості речовини за формулою V=v•Vm, де Vm – постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.
V(С2Н2)=v(С2Н2)•Vm=0,5 моль • 22,4 л/моль=11,2 л
Відповідь: m(C2Н2)=13 г; V(С2Н2)=11,2 л.
Вправа 112. Обчисліть масу порції октану, що містить стільки ж молекул, скільки їх є в етені об’ємом 44,8 л (н.у.)
Відомо: V(C2H4)=44,8 л. Знайти: m(C8H18)-?
Розв'язування:
Обчислюємо кількість речовини етену заданого об'єму за формулою v=V/Vm, де Vm – постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.
v(С2Н4)=V(С2Н4)/Vm=44,8 л : 22,4 л/моль=2 моль.
За умовою задачі кількості молекул однакові, тому однаковими є порції речовин:
v(C8H18)=v(C2H4)=2 моль.
Обчислюємо масу октану за формулою m=v•M, де M=Mr г/моль.
Mr(С8Н18)=8•Ar(C)+18•Ar(Н)=8•12+18•1=114, тому M(С8Н18)=114 г/моль
m(C8Н18)=v(C8Н18)•M(С8Н18)=2 моль • 114 г/моль = 228 г
Відповідь: m(C8Н18)=228 г.
Вправа 113. Потренуйтесь у складанні електронних і структурних формул ненасичених вуглеводнів, молекулярні формули яких С3Н6 та С3Н4.
Електронні формули С3Н6 та С3Н4:
| Н | Н | Н | Н | |||||||||||||||||
| .. | .. | .. | .. | |||||||||||||||||
| Н | : | С | : | С | :: | С | : | Н | Н | : | С | : | С |
:: .. |
С | : | Н | |||
| .. | .. | |||||||||||||||||||
| Н | Н |
Стуртурні формули С3Н6 та С3Н4:
| Н | Н | Н | Н | |||||||||||||||||
| │ | │ | │ | │ | |||||||||||||||||
| Н | ─ | С | ─ | С | = | С | ─ | Н | Н | ─ | С | ─ | С |
≡ |
С | ─ | Н | |||
| │ | │ | |||||||||||||||||||
| Н | Н |
Вправа 114. Обчисліть масу продукту реакції приєднання водню кількістю речовини 2 моль до етену.
Відомо: v(H2)=2 моль. Знайти: m(С2Н6)-?
Розв'язування:
І спосіб
Записуємо рівняння реакції.
C2H4 + H2 = C2H6
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагувало 1 моль водню Н2 з утворенням 1 моль етану С2Н6, співвідношення молів реагенту і продукту реакції становить 1:1. тобто клькості речовин однакові. Отже, якщо в реакцію вступає 1 моль водню, то утвориться така ж кількість речовини етану, тому
v(С2Н6)=v(С2Н4)=2 моль.
Знаходимо масу етану кількістю речовини 2 моль за формулою m=v•M, де M=Mrг/моль.
Mr(С2Н6)=2•Ar(С)+6•Ar(Н)=2•12+6•1=30, M(С2Н6)=30 г/моль
m(С2Н6)=v(С2Н6)•M(С2Н6)=2 моль•30 г/моль=60 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції:
2 моль х г
C2H4 + H2 = C2H6
1 моль 30 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагувало 1 моль водню Н2 з утворенням 1 моль етану С2Н6. Обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) етану й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(С2Н6)=2•Ar(С)+6•Ar(Н)=2•12+6•1=30, M(С2Н6)=30 г/моль.
Маса 1 моль = 30 г.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
2 моль / 1 моль = х г / 30 г, звідси
х г • 1 моль = 2 моль • 30 г
х = 2 моль • 30 г : 1 моль
х = 60 г
Відповідь: m(С2Н6)=60 г.