Как найти формулу вещества по массовым долям. Урок практикум решение расчётных задач по химии

Химия, часть С. Задача С5. Определение формул органических веществ.

Типы задач в задании С5.

Определение формулы вещества по массовым долям химических элементов или по общей формуле вещества;

Определение формулы вещества по продуктам сгорания;

Определение формулы вещества по химическим свойствам.

Необходимые теоретические сведения.

Массовая доля элемента в веществе. Массовая доля элемента - это его содержание в веществе в процентах по массе. Например, в веществе состава С 2 Н 4 содержится 2 атома углерода и 4 атома водорода. Если взять 1 молекулу такого вещества, то его молекулярная масса будет равна: Мr(С 2 Н 4) = 2 12 + 4 1 = 28 а.е.м. и там содержится 2 12 а.е.м. углерода. Чтобы найти массовую долю углерода в этом веществе, надо его массу разделить на массу всего вещества: ω(C) = 12 2 / 28 = 0,857 или 85,7%. Если вещество имеет общую формулу С х Н у О z , то массовые доли каждого их атомов так же равны отношению их массы к массе всего вещества. Масса х атомов С равна - 12х, масса у атомов Н - у, масса z атомов кислорода - 16z. Тогда ω(C) = 12 х / (12х + у + 16z) Если записать эту формулу в общем виде, то получится следующее выражение:

Молекулярная и простейшая формула вещества. Примеры.

Относительная плотность газа Х по газу У - D поУ (Х). Относительная плотность D - это величина, которая показывает, во сколько раз газ Х тяжелее газа У. Её рассчитывают как отношение молярных масс газов Х и У: D поУ (Х) = М(Х) / М(У) Часто для расчетов используют относительные плотности газов по водороду и по воздуху . Относительная плотность газа Х по водороду: D по H2 = M (газа Х) / M (H2) = M (газа Х) / 2 Воздух - это смесь газов, поэтому для него можно рассчитать только среднюю молярную массу. Её величина принята за 29 г/моль (исходя из примерного усреднённого состава). Поэтому: D по возд. = М (газа Х) / 29

Абсолютная плотность газа при нормальных условиях. Абсолютная плотность газа - это масса 1 л газа при нормальных условиях. Обычно для газов её измеряют в г/л. ρ = m (газа) / V (газа) Если взять 1 моль газа, то тогда: ρ = М / V m , а молярную массу газа можно найти, умножая плотность на молярный объём.

Общие формулы веществ разных классов.

Класс органических веществ	Общая молекулярная формула	Формула с выделенной кратной связью и функциональной группой
		C n H 2n+1 –CH=CH 2
		C n H 2n+1 –C≡CH
Гомологи бензола		С 6 Н 5 –С n H 2n+1
Предельные одноатомные спирты		C n H 2n+1 –OH
Многоатомные спирты		C n H 2n+2−x (OH) x
Предельные альдегиды
Сложные эфиры
		С n H 2n+1 NH 2
Аминокислоты (предельные одноосновные)

Определение формул веществ по массовым долям атомов, входящих в его состав.

Решение таких задач состоит из двух частей:

сначала находят мольное соотношение атомов в веществе - оно соответствует его простейшей формуле. Например, для вещества состава А х В у соотношение количеств веществ А и В соответствует соотношению числа их атомов в молекуле: х: у = n(A) : n(B);

затем, используя молярную массу вещества, определяют его истинную формулу.

Пример 1. Определить формулу вещества, если оно содержит 84,21% С и 15,79% Н и имеет относительную плотность по воздуху, равную 3,93.

Решение примера 1.

Пусть масса вещества равна 100 г. Тогда масса С будет равна 84,21 г, а масса Н - 15,79 г.

Найдём количество вещества каждого атома: ν(C) = m / M = 84,21 / 12 = 7,0175 моль, ν(H) = 15,79 / 1 = 15,79 моль.

Определяем мольное соотношение атомов С и Н: С: Н = 7,0175: 15,79 (сократим оба числа на меньшее) = 1: 2,25 (домножим на 4) = 4: 9. Таким образом, простейшая формула - С 4 Н 9 .

По относительной плотности рассчитаем молярную массу: М = D (возд.) 29 = 114 г/моль. Молярная масса, соответствующая простейшей формуле С 4 Н 9 - 57 г/моль, это в 2 раза меньше истинно молярной массы. Значит, истинная формула - С 8 Н 18 .

Есть гораздо более простой метод решения такой задачи, но, к сожалению, за него не поставят полный балл . Зато он подойдёт для проверки истинной формулы, т.е. с его помощью вы можете проверить своё решение. Метод 2: Находим истинную молярную массу (114 г/моль), а затем находим массы атомов углерода и водорода в этом веществе по их массовым долям. m(C) = 114 0,8421 = 96; т.е. число атомов С 96/12 = 8 m(H) = 114 0,1579 = 18; т.е число атомов Н 18/1 = 18. Формула вещества - С 8 Н 18 .

Ответ: С 8 Н 18 .

Пример 2. Определить формулу алкина с плотностью 2,41 г/л при нормальных условиях.

Решение примера 2. Общая формула алкина С n H 2n−2 Как, имея плотность газообразного алкина, найти его молярную массу? Плотность ρ - это масса 1 литра газа при нормальных условиях. Так как 1 моль вещества занимает объём 22,4 л, то необходимо узнать, сколько весят 22,4 л такого газа: M = (плотность ρ) (молярный объём V m) = 2,41 г/л 22,4 л/моль = 54 г/моль. Далее, составим уравнение, связывающее молярную массу и n: 14 n − 2 = 54, n = 4. Значит, алкин имеет формулу С 4 Н 6 .

Ответ: С 4 Н 6 .

Пример 3. Определить формулу предельного альдегида, если известно, что 3 10 22 молекул этого альдегида весят 4,3 г.

Решение примера 3. В этой задаче дано число молекул и соответствующая масса. Исходя из этих данных, нам необходимо вновь найти величину молярной массы вещества. Для этого нужно вспомнить, какое число молекул содержится в 1 моль вещества. Это число Авогадро: N a = 6,02 10 23 (молекул). Значит, можно найти количество вещества альдегида: ν = N / Na = 3 10 22 / 6,02 10 23 = 0,05 моль, и молярную массу: М = m / n = 4,3 / 0,05 = 86 г/моль. Далее, как в предыдущем примере, составляем уравнение и находим n. Общая формула предельного альдегида С n H 2n O, то есть М = 14n + 16 = 86, n = 5.

Ответ: С 5 Н 10 О, пентаналь.

Пример 4. Определить формулу дихлоралкана, содержащего 31,86 % углерода.

Решение примера 4. Общая формула дихлоралкана: С n H 2n Cl 2 , там 2 атома хлора и n атомов углерода. Тогда массовая доля углерода равна: ω(C) = (число атомов C в молекуле) (атомная масса C) / (молекулярная масса дихлоралкана) 0,3186 = n 12 / (14n + 71) n = 3, вещество - дихлорпропан.

Ответ: С 3 Н 6 Cl 2 , дихлорпропан.

Определение формул веществ по продуктам сгорания.

В задачах на сгорание количества веществ элементов, входящих в исследуемое вещество, определяют по объёмам и массам продуктов сгорания - углекислого газа, воды, азота и других. Остальное решение - такое же, как и в первом типе задач.

Пример 5. 448 мл (н. у.) газообразного предельного нециклического углеводорода сожгли, и продукты реакции пропустили через избыток известковой воды, при этом образовалось 8 г осадка. Какой углеводород был взят?

Решение примера 5.

Общая формула газообразного предельного нециклического углеводорода (алкана) - C n H 2n+2 Тогда схема реакции сгорания выглядит так: C n H 2n+2 + О 2 → CO 2 + H 2 O Нетрудно заметить, что при сгорании 1 моль алкана выделится n моль углекислого газа. Количество вещества алкана находим по его объёму (не забудьте перевести миллилитры в литры!): ν(C n H 2n+2) = 0,488 / 22,4 = 0,02 моль.

При пропускании углекислого газа через известковую воду Са(ОН) 2 выпадает осадок карбоната кальция: СО 2 + Са(ОН) 2 = СаСО 3 + Н 2 О Масса осадка карбоната кальция - 8 г, молярная масса карбоната кальция 100 г/моль. Значит, его количество вещества ν(СаСО 3) = 8 / 100 = 0,08 моль. Количество вещества углекислого газа тоже 0,08 моль.

Количество углекислого газа в 4 раза больше чем алкана, значит формула алкана С 4 Н 10 .

Ответ: С 4 Н 10 .

Пример 6. Относительная плотность паров органического соединения по азоту равна 2. При сжигании 9,8 г этого соединения образуется 15,68 л углекислого газа (н. у) и 12,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

Решение примера 6. Так как вещество при сгорании превращается в углекислый газ и воду, значит, оно состоит из атомов С, Н и, возможно, О. Поэтому его общую формулу можно записать как С х Н у О z .

Схему реакции сгорания мы можем записать (без расстановки коэффициентов): С х Н у О z + О 2 → CO 2 + H 2 O Весь углерод из исходного вещества переходит в углекислый газ, а весь водород - в воду.

Находим количества веществ CO 2 и H 2 O, и определяем, сколько моль атомов С и Н в них содержится: ν(CO 2) = V / V m = 15,68 / 22,4 = 0,7 моль. На одну молекулу CO 2 приходится один атом С, значит, углерода столько же моль, сколько CO 2 .

ν(C) = 0,7 моль ν(Н 2 О) = m / M = 12,6 / 18 = 0,7 моль.

В одной молекуле воды содержатся два атома Н, значит количество водорода в два раза больше , чем воды. ν(H) = 0,7 2 = 1,4 моль.

Проверяем наличие в веществе кислорода. Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы С и Н. m(C) = 0,7 12 = 8,4 г, m(H) = 1,4 1 = 1,4 г Масса всего вещества 9,8 г. m(O) = 9,8 − 8,4 − 1,4 = 0, т.е.в данном веществе нет атомов кислорода. Если бы кислород в данном веществе присутствовал, то по его массе можно было бы найти количество вещества и рассчитывать простейшую формулу, исходя из наличия трёх разных атомов.

Дальнейшие действия вам уже знакомы: поиск простейшей и истинной формул. С: Н = 0,7: 1,4 = 1: 2 Простейшая формула СН 2 .

Истинную молярную массу ищем по относительной плотности газа по азоту (не забудьте, что азот состоит из двухатомных молекул N 2 и его молярная масса 28 г/моль): M ист. = D по N2 M (N2) = 2 28 = 56 г/моль. Истиная формула СН 2 , её молярная масса 14. 56 / 14 = 4. Истинная формула С 4 Н 8 .

Ответ: С 4 Н 8 .

Пример 7. Определите молекулярную формулу вещества, при сгорании 9 г которого образовалось 17,6 г CO 2 , 12,6 г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по водороду - 22,5. Определить молекулярную формулу вещества.

Решение примера 7.

Вещество содержит атомы С,Н и N. Так как масса азота в продуктах сгорания не дана, её надо будет рассчитывать, исходя из массы всего органического вещества. Схема реакции горения: С х Н у N z + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2

Находим количества веществ CO 2 и H 2 O, и определяем, сколько моль атомов С и Н в них содержится:

ν(CO 2) = m / M = 17,6 / 44 = 0,4 моль. ν(C) = 0,4 моль. ν(Н 2 О) = m / M = 12,6 / 18 = 0,7 моль. ν(H) = 0,7 2 = 1,4 моль.

Находим массу азота в исходном веществе. Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы С и Н.

m(C) = 0,4 12 = 4,8 г, m(H) = 1,4 1 = 1,4 г

Масса всего вещества 9,8 г.

m(N) = 9 − 4,8 − 1,4 = 2,8 г, ν(N) = m /M = 2,8 / 14 = 0,2 моль.

C: H: N = 0,4: 1,4: 0,2 = 2: 7: 1 Простейшая формула - С 2 Н 7 N. Истинная молярная масса М = D по Н2 М(Н 2) = 22,5 2 = 45 г/моль. Она совпадает с молярной массой, рассчитанной для простейшей формулы. То есть это и есть истинная формула вещества.

Ответ: С 2 Н 7 N.

Пример 8. Вещества содержит С, Н, О и S. При сгорании 11 г его выделилось 8,8 г CO 2 , 5,4 г Н 2 О, а сера была полностью переведена в сульфат бария, масса которого оказалась равна 23,3 г. Определить формулу вещества.

Решение примера 8. Формулу заданного вещества можно представить как C x H y S z O k . При его сжигании получается углекислый газ, вода и сернистый газ, который затем превращают в сульфат бария. Соответственно, вся сера из исходного вещества превращена в сульфат бария.

Находим количества веществ углекислого газа, воды и сульфата бария и соответствующих химических элементов из исследуемого вещества:

ν(CO 2) = m/M = 8,8/44 = 0,2 моль. ν(C) = 0,2 моль. ν(Н 2 О) = m / M = 5,4 / 18 = 0,3 моль. ν(H) = 0,6 моль. ν(BaSO 4) = 23,3 / 233 = 0,1 моль. ν(S) = 0,1 моль.

Рассчитываем предполагаемую массу кислорода в исходном веществе:

m(C) = 0,2 12 = 2,4 г m(H) = 0,6 1 = 0,6 г m(S) = 0,1 32 = 3,2 г m(O) = m вещества − m(C) − m(H) − m(S) = 11 − 2,4 − 0,6 − 3,2 = 4,8 г, ν(O) = m / M = 4,8 / 16 = 0,3 моль

Находим мольное соотношение элементов в веществе: C: H: S: O = 0,2: 0,6: 0,1: 0,3 = 2: 6: 1: 3 Формула вещества C 2 H 6 SO 3 . Надо отметить, что таким образом мы получили только простейшую формулу. Однако, полученная формула является истинной, поскольку при попытке удвоения этой формулы (С 4 Н 12 S 2 O 6) получается, что на 4 атома углерода, помимо серы и кислорода, приходится 12 атомов Н, а это невозможно.

Ответ: C 2 H 6 SO 3 .

Определение формул веществ по химическим свойствам.

Пример 9. Определить формулу алкадиена, если г его могут обесцветить 80 г 2%-го раствора брома.

Решение примера 9.

Общая формула алкадиенов - С n H 2n−2 . Запишем уравнение реакции присоединения брома к алкадиену, не забывая, что в молекуле диена две двойные связи и, соответственно, в реакцию с 1 моль диена вступят 2 моль брома: С n H 2n−2 + 2Br 2 → С n H 2n−2 Br 4

Так как в задаче даны масса и процентная концентрация раствора брома, прореагировавшего с диеном, можно рассчитать количества вещества прореагировавшего брома:

m(Br 2) = m раствора ω = 80 0,02 = 1,6 г ν(Br 2) = m / M = 1,6 / 160 = 0,01 моль.

Так как количество брома, вступившего в реакцию, в 2 раза больше, чем алкадиена, можно найти количество диена и (так как известна его масса) его молярную массу:

		С n H 2n−2 Br 4

1. М диена = m / ν = 3,4 / 0,05 = 68 г/моль.

   Находим формулу алкадиена по его общей формул, выражая молярную массу через n:

14n − 2 = 68 n = 5.

Это пентадиен С 5 Н 8 .

Ответ: C 5 H 8 .

Пример 10. При взаимодействии 0,74 г предельного одноатомного спирта с металлическим натрием выделился водород в количестве, достаточном для гидрирования 112 мл пропена (н. у.). Что это за спирт?

Решение примера 10.

Формула предельного одноатомного спирта - C n H 2n+1 OH. Здесь удобно записывать спирт в такой форме, в которой легко составить уравнение реакции - т.е. с выделенной отдельно группой ОН.

Составим уравнения реакций (нельзя забывать о необходимости уравнивать реакции):

2C n H 2n+1 OH + 2Na → 2C n H 2n+1 ONa + H 2 C 3 H 6 + H 2 → C 3 H 8

Можно найти количество пропена, а по нему - количество водорода. Зная количество водорода, по реакции находим количество вещества спирта:

ν(C 3 H 6) = V / V m = 0,112 / 22,4 = 0,005 моль => ν(H 2) = 0,005 моль, ν спирта = 0,005 2 = 0,01 моль.

Находим молярную массу спирта и n:

M спирта = m / ν = 0,74 / 0,01 = 74 г/моль, 14n + 18 = 74 14n = 56 n = 4.

Спирт - бутанол С 4 Н 7 ОН.

Ответ: C 4 H 7 OH.

Пример 11. Определить формулу сложного эфира, при гидролизе 2,64 г которого выделяется 1,38 г спирта и 1,8 г одноосновной карбоновой кислоты.

Решение примера 11.

Общую формулу сложного эфира, состоящего из спирта и кислоты с разным числом атомов углерода можно представить в таком виде: C n H 2n+1 COOC m H 2m+1 Соответственно, спирт будет иметь формулу C m H 2m+1 OH, а кислота C n H 2n+1 COOH. Уравнение гидролиза сложного эфира: C n H 2n+1 COOC m H 2m+1 + H 2 O → C m H 2m+1 OH + C n H 2n+1 COOH

Согласно закону сохранения массы веществ, сумма масс исходных веществ и сумма масс продуктов реакции равны. Поэтому из данных задачи можно найти массу воды:

m H2O = (масса кислоты) + (масса спирта) − (масса эфира) = 1,38 + 1,8 − 2,64 = 0,54 г ν H2O = m / M = 0,54 / 18 = 0,03 моль

Соответственно, количества веществ кислоты и спирта тоже равны моль. Можно найти их молярные массы:

М кислоты = m / ν = 1,8 / 0,03 = 60 г/моль, М спирта = 1,38 / 0,03 = 46 г/моль.

Получим два уравнения, из которых найдём m и n:

M CnH2n+1COOH = 14n + 46 = 60, n = 1 - уксусная кислота M CmH2m+1OH = 14m + 18 = 46, m = 2 - этанол.

Таким образом, искомый эфир - это этиловый эфир уксусной кислоты, этилацетат.

Ответ: CH 3 COOC 2 H 5 .

Пример 12. Определить формулу аминокислоты, если при действии на 8,9 г её избытком гидроксида натрия можно получить 11,1 г натриевой соли этой кислоты.

Решение примера 12.

Общая формула аминокислоты (если считать, что она не содержит никаких других функциональных групп, кроме одной аминогруппы и одной карбоксильной): NH 2 –CH(R)–COOH. Можно было бы записать её разными способами, но для удобства написания уравнения реакции лучше выделять в формуле аминокислоты функциональные группы отдельно.

Можно составить уравнение реакции этой аминокислоты с гидроксидом натрия: NH 2 –CH(R)–COOH + NaOH → NH 2 –CH(R)–COONa + H 2 O Количества вещества аминокислоты и её натриевой соли - равны. При этом мы не можем найти массу какого-либо из веществ в уравнении реакции. Поэтому в таких задачах надо выразить количества веществ аминокислоты и её соли через молярные массы и приравнять их:

M(аминокислоты NH 2 –CH(R)–COOH) = 74 + М R M(соли NH 2 –CH(R)–COONa) = 96 + М R ν аминокислоты = 8,9 / (74 + М R), ν соли = 11,1 / (96 + М R) 8,9 / (74 + М R) = 11,1 / (96 + М R) М R = 15

Легко увидеть, что R = CH 3 . Можно это сделать математически, если принять, что R - C n H 2n+1 . 14n + 1 = 15, n = 1. Это аланин - аминопропановая кислота.

Ответ: NH 2 –CH(CH 3)–COOH.

Задачи для самостоятельного решения.

Часть 1. Определение формулы вещества по составу.

1–1. Плотность углеводорода при нормальных условиях равна 1,964 г/л. Массовая доля углерода в нем равна 81,82%. Выведите молекулярную формулу этого углеводорода.

1–2. Массовая доля углерода в диамине равна 48,65%, массовая доля азота равна 37,84%. Выведите молекулярную формулу диамина.

1–3. Относительная плотность паров предельной двухосновной карбоновой кислоты по воздуху равна 4,07. Выведите молекулярную формулу карбоновой кислоты.

1–4. 2 л алкадиена при н.у. имеет массу, равную 4,82 г. Выведите молекулярную формулу алкадиена.

1–5. (ЕГЭ–2011) Установите формулу предельной одноосновной карбоновой кислоты, кальциевая соль которой содержит 30,77 % кальция.

Часть 2. Определение формулы вещества по продуктам сгорания.

2–1. Относительная плотность паров органического соединения по сернистому газу равна 2. При сжигании 19,2 г этого вещества образуется 52,8 г углекислого газа (н.у.) и 21,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

2–2. При сжигании органического вещества массой 1,78 г в избытке кислорода получили 0,28 г азота, 1,344 л (н.у.) СО 2 и 1,26 г воды. Определите молекулярную формулу вещества, зная, что в указанной навеске вещества содержится 1,204 10 22 молекул.

2–3. Углекислый газ, полученный при сгорании 3,4 г углеводорода, пропустили через избыток раствора гидроксида кальция и получили 25 г осадка. Выведите простейшую формулу углеводорода.

2–4. При сгорании органического вещества, содержащего С, Н и хлор, выделилось 6,72 л (н.у.) углекислого газа, 5,4 г воды, 3,65 г хлороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего вещества.

2–5. (ЕГЭ–2011) При сгорании амина выделилось 0,448 л (н.у.) углекислого газа, 0,495 г воды и 0,056 л азота. Определить молекулярную формулу этого амина.

Часть 3. Определение формулы вещества по химическим свойствам.

3–1. Определить формулу алкена, если известно, что он 5,6 г его при присоединении воды образуют 7,4 г спирта.

3–2. Для окисления 2,9 г предельного альдегида до кислоты потребовалось 9,8 г гидроксида меди (II). Определить формулу альдегида.

3–3. Одноосновная моноаминокислота массой 3 г с избытком бромоводорода образует 6,24 г соли. Определить формулу аминокислоты.

3–4. При взаимодействии предельного двухатомного спирта массой 2,7 г с избытком калия выделилось 0,672 л водорода. Определить формулу спирта.

3–5. (ЕГЭ–2011) При окислении предельного одноатомного спирта оксидом меди (II) получили 9,73 г альдегида, 8,65 г меди и воду. Определить молекулярную формулу этого спирта.

Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

1–1. С 3 Н 8

1–2. С 3 Н 6 (NH 2) 2

1–3. C 2 H 4 (COOH) 2

1–5. (HCOO) 2 Ca - формиат кальция, соль муравьиной кислоты

2–1. С 8 Н 16 О

2–2. С 3 Н 7 NO

2–3. С 5 Н 8 (массу водорода находим, вычитая из массы углеводорода массу углерода)

2–4. C 3 H 7 Cl (не забудьте, что атомы водорода содержатся не только в воде, но и в HCl)

2–5. C 4 H 11 N

3–1. С 4 Н 8

3–2. С 3 Н 6 О

3–3. С 2 Н 5 NO 2

3–4. C 4 H 8 (OH) 2

Тема 2 Задачи на вывод молекулярных формул веществ

Тема: Определение молекулярной формулы веществ по массовым долям элементов

Цели: Знать понятие массовая доля, относительная плотность газов.

Уметь находить массовые доли, определять формулы веществ по массовым долям.

План

Относительная плотность газов

Решение задач

Домашнее задание

Массовые доли элементов в веществе

Массовая доля элемента определяется отношением массы элемента к

Относительной молекулярной массе вещества w = А r Э* i /М в-ва

Массовая доля элемента часто выражается в процентах, тогда формула для массовой доли элемента будет выглядеть следующим образом:

w % = А r Э* i /М в-ва * 100%

Сумма всех массовых долей элементов образующих данное вещество равна единице или 100%.

W 1 + W 2 + W 3 + W 4 =1 или W 1 %+ W 2 %+ W 3 %+ W 4 %=100%

Если массовая доля одного из элементов не известна её можно определить как разницу между единицей (100%) и суммой известных массовых долей.

W 3 = 1- ( W 1 + W 2 + W 4 ) W 3 %= 100% - ( W 1 %+ W 2 %+ W 4 %)

Алгоритм решения задач.

1. Обозначим в формуле вещества количество атомов при помощи индексов x,y,z, и т.д. по числу элементов в молекуле.

2. Если в условии не дана массовая доля одного из элементов, определяем её по разности 100% минус массовые доли всех остальных элементов.

3. Находим отношения индексов x:y:z, которое является отношением частных от деления массовой доли элемента на его относительную атомную массу. Привести частные от деления к отношению целых чисел. Определить простейшую формулу вещества.

x:y:z=w 1 % /А r 1 : w 2 % /Аr 2 : w 3 % /А r 3

4. Если относительная молекулярная масса не дана, находим её по условию задачи. Д(Н 2 )= Мг(в-ва)/ Д(Н 2 ); Мг(в-ва)= Д(О 2 )* Мг(О 2 );

Мг(в-ва)= Д(возд.)* Мг(возд.); М= ρ г/л*22,4л …

5. Сравни относительную молярную массу простейшей формулы вещества с истиной, найденной по условию задачи. Отношение этих масс даёт число, на которое надо умножить индексы в простейшей формуле.

Молярную массу вещества.

Она задается в задачах:__

Соотношение числа атомов элементов в молекуле.

Оно задается: ___

1)в готовом виде

1) указанием класса вещества;

2)через плотность (М = ρ *Vm)

2)через массовые доли элементов в веществе; ______

3)через Dr 2 (Г 1 ) (М (Г 1 )= Dr* М(Г 2 ))

3) через мольные доли элементов в веществе;

4) через соотношение m и V m\M=V\Vm

4) через количество продуктов

реакции, в которой участвует искомое вещество, например

продукты сгорания.

Задача: Плотность углеводорода по кислороду 1,75 массовая доля водорода в нём 14,3% . Определите молекулярную формулу углеводорода.

Дано:

Решение:

СxHy

2) w(С) = 100% - 14,3% = 85,7% х: у = w(С)/ А r ( C ) : w(Н)/ А r (Н)

D(О 2 ) =1,75

х: у = 85,7/12: 14,3/1 х: у = 7,14: 14,3 х: у = 1: 2

w(Н) = 14,3%

3) Простейшая формула – СН 2 М r (СН 2 ) =12 +1*2 =14

Найти: СxHy - ?

4) М r (СхНу =D(О 2 ) *М r (О 2 ) =1,75 * 32 = 56

5) 56: 14 = 4 => формула вещества С 4 Н 8 - это бутен

6) М r (С 4 Н 8 ) = 12* 4 + 1 * 8 = 56 Задача решена верно.

Ответ: С 4 Н 8 - бутен

Пример 2: Элементный состав вещества следующий: массовая доля элемента железа 0,7241 (или 72,41 %), массовая доля кислорода 0,2759 (или 27,59 %). Выведите химическую формулу.

Решение:

Находим отношение числа атомов:

Fe: O → 72,41/56: 27,59/16 ≈ 1,29: 1,72.

Меньшее число принимаем за единицу (делим на наименьшее число в данном случае оно 1,29) и находим следующее отношение:

Fe:O ≈ 1:1,33.

Так как должно быть целое число атомов, то это отношение приводим к целым числам:

Fe:O = 3:3,99 ≈ 3:4.

Ответ: химическая формула данного вещества Fe 3 O 4 .

Алгоритм решения задач.

1. Обозначим число атомов элементов искомого типа (устно): через х, y , z

2. Приравняем отношение чисел атомов элементов отношению атомных факторов: х: у: z… = a%/A 1 : b% / А 2 : с% /А 3 ..., Где A 1 , А 2 , А 3 - атомные массы элементов.

3. Находим простейшую формулу и значение относительной молекулярной массы.

4. Определяем относительную молекулярную массу искомого вещества по плотности (М = 2DН 2 ; М = 29Dвоздуха или М= ρ г/л*22,4л).

5. Узнаем, во сколько раз для получения истиной формулы надо увеличить число атомов простейшей формулы.

6. Находим молекулярную формулу вещества.

Пример 3:

Найдите формулу алкена если его плотность по водороду равна 21. Постройте его структурную формулу, назовите.

Молярная масса задаётся через относительную плотность по водороду

Дано:

М(С n H 2 n ) = D Н2 * М(Н 2 ) М(С n H 2 n ) =21*2 = 42

D Н2 (С n H 2 n ) = 21

Соотношение числа атомов элементов через указание класса вещества. Алкены имеют формулу С n H 2 n

Выразим М алкена в общем виде: М (С n H 2 n ) =12 n + 2 n

Найти n – ?

Составим уравнение 14 n = 42 n = 3

Ответ: С 3 Н 6 – пропен структурная формула:

Отсканируйте решение и отправьте на электронный адрес: bogdanowskaj @ mail . ru

В некоторых задачах элементный состав искомого вещества не очевиден из текста условия. Чаще всего это касается реакций горения органических веществ. Неопределенность состава обычно связана с возможностью наличия кислорода в сгоревшем веществе. В первом шаге решения таких задач необходимо путем расчета выявить элементный состав искомого вещества.

Задача 2.11.
В результате сжигания 1,74 г органического соединения получено 5,58 г смеси СО 2 и Н 2 О. Количества веществ СО 2 и Н 2 О в этой смеси оказались равными. Определите молекулярную формулу органического соединения, если относительная плотность его паров по кислороду равна 1,8125.
Дано:
масса органического соединения: m орг в.ва = 1,74 г;
суммарная масса продуктов р-ции: m(СО 2) + m(Н 2 О) = 5,58 г;
соотношение количеств веществ продуктов р-ции: n (СО 2) = n (Н 2 О);
относительная плотность паров исходного вещества по кислороду: D(O 2) = 1,8125.
Найти: молекулярную формулу сгоревшего соединения.
Решение:
Шаг 1. Класс сгоревшего органического соединения не указан, поэтому об элементном составе можно судить только по продуктам реакции. Углерод и водород входили в состав сгоревшего вещества однозначно, так как эти элементы присутствуют в продуктах горения, а из воздуха принимал участие в реакции только кислород. Причем весь углерод и весь водород полностью перешли из исходного вещества в СО 2 и Н 2 О. Возможно, в состав искомого соединения также входил кислород.
Прояснить ситуацию с наличием или отсутствием кислорода можно по данным из условия задачи. Нам известна масса сгоревшего органического соединения и количественные данные,
относящиеся к продуктам. Очевидно, что если суммарная масса углерода из СО 2 и водорода из Н 2 О окажется равной массе исходного органического вещества, то кислорода в его составе не было. В ином случае, если

m[(С)(в СO 2)] + m[(Н)(в Н 2 О)] > m орг. в-ва

кислород входил в состав исходного вещества, причем его масса определится по разности:

m орг. в-ва – m(С)(в СО 2) – m(Н)(в Н 2 О) = m(O)(в исх. в-ве).

Определим массу углерода и водорода в продуктах реакции и сравним ее с массой исходного вещества.
1. В условии указана информация о суммарной массе продуктов реакции, и поэтому, в первую очередь, нам необходимо выявить массы каждого из продуктов по отдельности. Для этого обозначим количество вещества образовавшегося углекислого газа величиной «а ». Тогда, согласно условию:

n(СО 2) = n(Н 2 О) = а моль.

Используя величину «а» как известную, найдем массу СО 2 и Н 2 О:

m(СО 2) = М(СО 2) . n (СО 2) = (44 . а) г,
m(Н 2 О) = М(Н 2 O) . n (Н 2 О) = (18 . а) г.

Суммируем полученные выражения и приравниваем к значению общей массы продуктов реакции из условия:

(44 . а ) + (18 . а ) = 5,58.

Получили математическое уравнение с одним неизвестным. Решая его, находим значение неизвестной величины: а = 0,09.

Этим значением мы обозначали количество вещества каждого из продуктов:

n (СО 2) = n (Н 2 О) = 0,09 моль.

2. Найдем массу углерода в СО2 по алгоритму:

n(СO 2) ---> n(С)(в СО 2) ---> m(С)(в СО 2)
n(С)(в СO 2) = n(СO 2) = 0,09 моль (по индексам в формуле).
m(С)(в СO 2) = n(С)(в СO 2) . М(С) = 0,09 . 12 = 1,08 г = m(С)(в исх. в-ве)

3. Найдем массу водорода в образовавшейся воде по алгоритму:

n(Н 2 О) ---> n(Н)(в Н 2 О) ---> m(Н)(в Н 2 О)
n(Н) (в Н 2 О) > n(Н 2 О) в 2 раза (по индексам в формуле)
n(Н)(в Н 2 О) = 2 . n(Н 2 О) = 2 . 0,09 = 0,18 моль
m(Н)(в Н2O) = n(Н)(в Н2O) . М(H) = 0,18 . 1 = 0,18 г =m(Н)(в исх. в-ве)

4. Сравниваем суммарную массу углерода и водорода с массой исходного вещества:

m(С)(в СO 2) + m(Н)(в Н 2 О) = 1,08 + 0,18 = 1,26 г;
m орг. в-ва = 1,74 г.
m(С)(в СO 2) + m(Н)(в Н 2 О) > m орг. в.в-а,

следовательно, кислород входит в состав исходного вещества.

m(О)(в исх. в-ве) = m орг. в-ва – m(С)(в СО 2) – m(Н)(в Н 2 О) = 1,74 -1,26 = 0,48 г.

5. Итак, в исходном веществе содержится: углерод, водород и кислород.
Дальнейшие действия ничем не отличатся от примеров ранее рассмотренных задач. Обозначим искомое вещество как С х Н у О z .

Шаг 2. Составим схему реакции горения:

С х Н у О z . + О 2 ---> СО 2 + Н 2 О

Шаг 3. Определим соотношения количеств вещества (n ) углерода, водорода и кислорода в исходном образце органического вещества. Количество вещества углерода и водорода мы уже определили в первом шаге.
Количества вещества (n ) кислорода найдем по данным о его массе:

Шаг 4. Находим простейшую формулу:

N(С) : N(Н) : N(О) = 0,09: 0,18: 0,03

Выбираем наименьшее значение (в данном случае «0,03») и делим на него все три числа:

Получили набор наименьших целых чисел:

N(С) : N(Н) : N(О) = 3: 6:1

Это дает возможность записать простейшую формулу: С 3 Н 6 О 1

Шаг 5. Выявление истинной формулы.
По данным об относительной плотности паров искомого вещества по кислороду определяем истинную молярную массу:

M истин. = D(О 2) . М(О 2) = 1,8125 . 32 = 58 г/моль.

Определим значение молярной массы для простейшей формулы:

М прост. = 3 .12 + 6 . 1 +1 . 16 = 58 г/моль.

М прост. = M истин. следовательно, простейшая формула является истинной.

С 3 Н 6 О - молекулярная формула сгоревшего вещества.

Ответ: С 3 Н 6 О.

Области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Mr (CхHy) = DN2·28, где DN2 -относительная плотность по азоту

Mr (CхHy) = DО2·32, где DО2 - относительная плотность по кислороду

Mr (CхHy) = r ·22,4, где r абсолютная плотность (г/мл)

ПРИМЕР 1 Алкан имеет плотность паров по кислороду 2,25. Определить его относительную молекулярную массу.

Вычислить относительную молекулярную массу Mr(CхHy) по относительной плотности: Mr (CхHy) = DО2·32 ,

Mr (CхHy) = 2,25·32 = 72

Решение расчетных задач на вывод молекулярной формулы вещества по массовым долям элементов

Задача 1. Найти молекулярную формулу вещества, содержащего 81,8% углерода и 18,2% водорода. Относительная плотность вещества по азоту равна 1,57.

1. Записать условие задачи.

https://pandia.ru/text/78/558/images/image002_199.jpg" width="220" height="54 src=">

3. Найти индексы х и y по отношению:

https://pandia.ru/text/78/558/images/image005_123.jpg" width="282" height="70 src=">

2. Найти массовую долю водорода:

https://pandia.ru/text/78/558/images/image007_103.jpg" width="303" height="41 src=">

следовательно, простейшая формула – C2H5.

4. Найти истинную формулу. Поскольку общая формула алканов СnH2n+2, то истинная формула – С4Н10.

Задания для самостоятельной работы

Решить задачи

1. Органическое вещество содержит 84,21% углерода и 15,79% водорода. Плотность паров вещества по воздуху 3,93. Определить формулу вещества.

2. Найти молекулярную формулу предельного углеводорода, массовая доля углерода в котором 83,3%. Относительная плотность паров вещества – 2,59

3. Алкан имеет плотность паров по воздуху 4,414. Определить формулу алкана.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Габриелян. 10, 11 кл. – М., Дрофа. 2008.

2. , Фельдман -8, 9. М.: Просвещение, 1990;

3. Глинка химия. Л.: Химия, 1988;

4. Макареня химию. М.: Высшая школа, 1989;

5. Романцева задач и упражнений по общей химии. М.: Высшая школа, 1991.