Для решения задач этого типа необходимо знать общие формулы классов органических веществ и общие формулы для вычисления молярной массы веществ этих классов:
Алгоритм решения большинства задач на нахождение молекулярной формулы включает следующие действия:
— запись уравнений реакций в общем виде;
— нахождение количество вещества n, для которого даны масса или объем, или массу или объём которого можно вычислить по условию задачи;
— нахождение молярной массы вещества М = m/n, формулу которого нужно установить;
— нахождение числа атомов углерода в молекуле и составление молекулярной формулы вещества.
Примеры решения задачи 35 ЕГЭ по химии на нахождение молекулярной формулы органического вещества по продуктам сгорания с объяснением
При сгорании 11,6 г органического вещества образуется 13,44 л углекислого газа и 10,8 г воды. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 2. Установлено, что это вещество взаимодействует с аммиачным раствором оксида серебра, каталитически восстанавливается водородом с образованием первичного спирта и способно окисляться подкисленным раствором перманганата калия до карбоновой кислоты. На основании этих данных:
1) установите простейшую формулу исходного вещества,
2) составьте его структурную формулу,
3) приведите уравнение реакции его взаимодействия с водородом.
Решение: общая формула органического вещества СxHyOz.
Переведем объем углекислого газа и массу воды в моли по формулам:
n = m /М и n = V / V m,
Молярный объем Vm = 22,4 л/моль
n(CO 2) = 13,44/22,4= 0,6 моль, =>в исходном веществе содержалось n(C) =0,6 моль,
n(H 2 O) = 10,8/18 = 0,6 моль, => в исходном веществе содержалось в два раза больше n(H) = 1,2 моль,
Значит, искомое соединение содержит кислород количеством:
n(O)= 3,2/16 = 0,2 моль
Посмотрим соотношение атомов С, Н и О, входящих в состав исходного органического вещества:
n(C) : n(H) : n(O) = x: y: z = 0,6: 1,2: 0,2 = 3: 6: 1
Нашли простейшую формулу: С 3 H 6 О
Чтобы узнать истинную формулу, найдем молярную массу органического соединения по формуле:
М(СxHyOz) = Dвозд(СxHyOz) *M(возд)
M ист (СxHyOz) = 29*2 = 58 г/моль
Проверим, соответствует ли истинная молярная масса молярной массе простейшей формулы:
М (С 3 H 6 О) = 12*3 + 6 + 16 = 58 г/моль — соответствует, => истинная формула совпадает с простейшей.
Молекулярная формула: С 3 H 6 О
Из данных задачи: » это вещество взаимодействует с аммиачным раствором оксида серебра, каталитически восстанавливается водородом с образованием первичного спирта и способно окисляться подкисленным раствором перманганата калия до карбоновой кислоты» делаем вывод, что это альдегид.
2) При взаимодействии 18,5 г предельной одноосновной карбоновой кислоты с избытком раствора гидрокарбоната натрия выделилось 5,6 л (н.у.) газа. Определите молекулярную формулу кислоты.
3) Некоторая предельная карбоновая одноосновная кислота массой 6 г требует для полной этерификации такой же массы спирта. При этом получается 10,2 г сложного эфира. Установите молекулярную формулу кислоты.
4) Определите молекулярную формулу ацетиленового углеводорода, если молярная масса продукта его реакции с избытком бромоводорода в 4 раза больше,чем молярная масса исходного углеводорода
5) При сгорании органического вещества массой 3,9 г образовались оксид углерода (IV) массой 13,2 г и вода массой 2,7 г. Выведите формулу вещества, зная, что плотность паров этого вещества по водороду равна 39.
6) При сгорании органического вещества массой 15 г образовались оксид углерода (IV) объемом 16,8 л и вода массой 18 г. Выведите формулу вещества, зная, что плотность паров этого вещества по фтороводороду равна 3.
7) При сгорании 0,45 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л (н.у.) углекислого газа, 0,63 г воды и 0,112 л (н.у.) азота. Плотность исходного газообразного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную формулу этого вещества.
8) При сгорании бескислородного органического вещества образовалось 4,48 л (н.у.) углекислого газа, 3,6 г воды и 3,65 г хлороводорода. Определите молекулярную формулу сгоревшего соединения.
9) При сгорании органического вещества массой 9,2 г образовались оксид углерода (IV) объёмом 6,72 л (н.у.) и вода массой 7,2 г. Установите молекулярную формулу вещества.
10) При сгорании органического вещества массой 3 г образовались оксид углерода (IV) объёмом 2,24 л (н.у.) и вода массой 1,8 г. Известно, что это вещество реагирует с цинком.
На основании данных условия задания:
1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;
2) запишите молекулярную формулу исходного органического вещества;
3) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
4) напишите уравнение реакции этого вещества с цинком.
Если мы знаем химическую формулу вещества, то достаточно просто рассчитать относительные массы каждого элемента в нем.
По-видимому, можно выделить два основных типа расчетных задач на основе формул химических веществ. Во-первых, зная атомные массы каждого элемента, можно вычислить их суммарную массу, приходящуюся на моль вещества, и определить процентное содержание каждого элемента. Во-вторых, можно решить обратную задачу: найти химическую формулу по заданному процентному содержанию элементов в веществе (на основании данных химического анализа)
Рассмотрим несколько примеров.
Пример 1. Рассчитайте массовые доли в
процентах каждого элемента в фосфорной кислоте.
Решение.
Зная относительные атомные массы
каждого элемента, вычислим их сумму для Н 3 РО 4:
М r (Н 3 Р0 4) = 3A r (Н) + A r (Р) + 4A r (0) = 3 . 1 + 31 + 16 . 4 = 98. Тогда, например, содержание водорода равно
Пример 2. Железо образует с кислородом три оксида. Один из них содержит 77,8% железа, другой - 70,0 и третий - 72,4%. Определите формулы оксидов.
Решение. Запишем формулу оксида железа в общем случае: Fe x O y . Найдем отношение х: у и, приводя к целочисленному отношению, определим формулы оксидов.
1. Экспериментально найдено, что некоторое вещество, имеющее молярную массу 116 г/моль, содержит 23±2% азота. Требуется уточнить процентное содержание азота.
2. Химический анализ соединения азота с водородом, имеющего относительную молекулярную массу 32, показал, что массовая доля азота в соединении равна 66%. Докажите, что результаты анализа неверны.
3. Определить формулу вещества, содержащего 1,22 массов. части калия, 1,11 массов. части хлора и 2,00 массов. части кислорода. Существуют ли еще вещества того же качественного состава? Что вы можете сказать (на языке формул) об их количественном составе?
4. Хлорид некоторого металла содержит 74,7% хлора; определите неизвестный металл.
5.
Соль, содержащая некоторый элемент X,
имеет следующее массовое соотношение элементов
X: Н: N: О = 12: 5: 14: 48. Какова формула этой соли?
6. В середине XIX в. урану приписывали следующие значения атомной массы: 240 (Менделеев), 180 (Армстронг), 120 (Берцелиус). Эти значения получены по результатам химического анализа урановой смолки (одного из оксидов урана), который показал, что она содержит 84,8% урана и 15,2% кислорода. Какую формулу приписывали этому оксиду Менделеев, Армстронг и Берцелиус?
7. Некоторые квасцы (кристаллогидраты состава А 1 +Б 3 +(SО 4) 2 . 12Н 2 О) содержат 51,76% кислорода и 4,53% водорода. Определите формулу квасцов.
8. Соединение содержит водород (массовая доля- 6,33%), углерод (массовая доля -15,19%), кислород (массовая доля - 60,76%) и еще один элемент, число атомов которого в молекуле равно числу атомов углерода. Определите, что это за соединение, к какому классу оно относится и как ведет себя при нагревании.
1. 23% азота составляют 
В состав вещества может входить только целое число атомов азота (относительная масса 14). Значит, величина массы азота в одном моле вещества должна быть кратна 14. Таким образом, в 116 г вещества должно содержаться 14n (г) азота (14, 28, 42, 56 и т. д.). Наиболее близко к 26,7 число (кратное 14) 28. Массовая доля азота в веществе равна
2 . Если химический анализ проведен верно, то молекула данного соединения азота с водородом должна содержать
Число атомов в молекуле не может быть дробным, поэтому анализ проведен неверно.
3. Для нахождения количественного состава разделим массовые части элементов на их относительные атомные массы
т. е. формула искомого вещества КС1О 4 (перхлорат калия).
Эти же элементы содержатся в гипохлорите калия КСlO, хлорите калия КС1О 2 , хлорате калия КСlO 3 .
| n | (Me) | Me |
| 1 | 12 | - |
| 2 | 24 | Mg |
| 3 | 36 | - |
| 4 | 48 | Ti |
| 5 | 60 | - |
Титан или магний.
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.
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
Решение задач на определение формулы органического вещества.
Разработала: Куст И.В. - учитель биологии и химии МБОУ Колюдовская СОШ
1.Определение формулы вещества по продуктам сгорания.
1.При полном сгорании углеводорода образовалось 27г воды и 33,6г углекислого газа (н.у.). Относительная плотность углеводорода по аргону равна 1,05. Установите его молекулярную формулу.
2.При сгорании 0,45г газообразного органического вещества выделилось 0,448л углекислого газа, 0,63г воды и 0,112л азота. Плотность исходного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную формулу этого вещества.
3.При сгорании бескислородного органического вещества образовалось 4,48л углекислого газа. 3,6 г воды, 3,65г хлороводорода. Определите молекулярную формулу сгоревшего соединения.
4.При сгорании вторичного амина симметричного строения выделилось 0,896л углекислого газа и 0,99г воды и 0,112л азота. Установите молекулярную формулу этого амина.
Алгоритм решения:
1.Определим молекулярную массу углеводорода:M (CxHy )=M (по газу)хД(газа)
2.Определим количество вещества воды: п (Н2О)= т (Н2О) : М(Н2О)
3.Определим количество вещества водорода: п(Н)=2п(Н2О)
4. Определим количество вещества углекислого газа: : п (СО2)= т (СО2) : М(СО2)или
п (СО2)= V (СО2) : Vm
5.Определим количество вещества углерода: п (С)= п (СО2)
6.Определим соотношение С:Н = п (С): п(Н)(оба числа делим на наименьшее из этих чисел)
7.простейшая формула (из пункта 6).
8.Молекулярную массу углеводорода (из первого пункта) делим на молекулярную массу простейшей формулы (из пункта 7) : полученное целое число означает – во столько раз надо увеличить число атомов углерода и водорода в простейшей формуле.
9.Определить молекулярную массу истинной формулы (найденной в пункте 8).
10.Записываем ответ – найденную формулу.
Решение задачи №1.
т(Н2 О)=27г
V (СО2 )=33,6л
Д(по Аr )=1,05
Найти СхНy
Решение.
1. Определим молекулярную массу углеводорода: M (CxHy )=M (по газу)хД(газа)
M (CxHy )=1,05х40г/моль=42 г/моль
2. Определим количество вещества воды: п (Н2 О)= т (Н2 О) : М(Н2 О)
п (Н2 О)=27г: 18г/моль=1,5моль
3. Определим количество вещества водорода: п(Н)=2п(Н2 О)
п(Н)=2х1,5моль=3моль
4. Определим количество вещества углекислого газа: п (СО2 )= V (СО2 ) : Vm
п (СО2 )=33,6л: 22,4л/моль=1,5моль
5. Определим количество вещества углерода: п (С)= п (СО2 )
п (С)= 1,5 моль
6. Соотношение С:Н = п (С): п(Н)=1,5моль:3моль=(1,5:1,5):(3:1,5)=1:2
7. Простейшая формула: СН2
8.42г/моль: 14=3
9. С3 Н6 – истинная (М(С3 Н6 )=36+6=42г/моль
10. Ответ: . С3 Н6 .
2.Определение формулы вещества, используя общую формулу и уравнения химической реакции.
5.При сгорании 1,8г первичного амина выделилось 0,448л азота. Определите молекулярную формулу этого амина.
6.При сгорании 0,9г некоторого предельного первичного амина выделилось 0,224г азота Определите молекулярную формулу этого амина.
7.При взаимодействии 22г предельной одноосновной кислоты с избытком раствора гидрокарбоната натрия выделилось 5,6л газа. Определите молекулярную формулу кислоты.
8.Установите молекулярную формулу алкена, если известно что 0,5г его способны присоединить 200мл водорода.
9.Установите молекулярную формулу алкена. Если известно, что 1,5г его способны присоединить 600мл хлороводорода.
10.Установите молекулярную формулу циклоалкана, если известно, что 3г его способны присоединить 1,2л бромоводорода.
Алгоритм решения:
1.Определим количество известного вещества (азота, углекислого газа, водорода, хлороводорода, бромоводорода) : п = т: М или п= V : Vm
2.По уравнению сравним количество вещества известного вещества с количеством вещества которое надо определить:
3.Определим молекулярную массу искомого вещества: М=т:п
4.Найдем молекулярную массу искомого вещества используя его общую формулу:(М(СпН2п )=12п+2п=14п)
5.Приравняем значение пункта 3 и пункта 4.
6.Решим уравнение с одним неизвестным, найдем п.
7.Подставим в общую формулу значение п.
8.Запишим ответ.
Решение задачи №5.
V (N 2 )=0,448л
т(СпН2п+1 NH 2 )=1,8г
Найти СпН2п+1 NH 2 .
Решение.
1.Схема реакции: 2 СпН2п+1 NH 2 =N 2 (или)
2.Уравнение реакции: 2 СпН2 п+1 NH 2 +(6п+3)/2О2 =2пСО2 + (2п+3)Н2 О+N 2
3.Определим количество вещества азота по формуле: п= V : Vm
п(N 2)= 0,448л:22,4л/моль=0,02моль
4.Определим количество вещества амина (используя уравнения: коэффициент стоящий перед амином делим на коэффициент стоящий перед азотом)
п(СпН2 п+1 NH 2)= 2п(N 2) =2х0,02моль=0,04моль
5.Определим молярную массу амина по формуле: М=т:п
М((СпН2 п+1 NH 2 )=1,8г:0,04моль=45 г/моль
6.Определаем молярную массу амина по общей формуле:
М(СпН2 п+1 NH 2 )=12п+2п+1+14+2=14п+17г/моль
7.Приравниваем:14п+17=45(решаем уравнение)
8.Подставляем в общую формулу: СпН2 п+1 NH 2= С2 Н5 N Н2
9.Ответ: С2 Н5 N Н2
3.Определение формулы вещества используя уравнения химической реакции и закон сохранения массы веществ.
11.Некоторый сложный эфир массой 7,4г подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено 9,8г калиевой соли предельной одноосновной карбоновой кислоты и 3,2г спирта. Установите молекулярную формулу этого эфира.
12.Сложный эфир массой 30г подвергнут щелочному гидролизу, при этом получено 34г натриевой соли предельной одноосновной кислоты и 16г спирта. Установите молекулярную формулу эфира.
1.Составим уравнение гидролиза.
2.По закону сохранения массы веществ (масса вступивших в реакцию веществ равна массе образовавшихся) : масса эфира +масса гидроксида калия = масса соли + масса спирта.
3.Находим массу (KOH ) = массу (соли) + массу (спирта) – массу (эфира)
4.Определим количество вещества KOH :n = m (KOH ) : М(KOH ).
5.По уравнению n (KOH ) = п (эфира)
6.Определим молярную массу эфира: M = m :n
7.По уравнению количество вещества KOH = количеству вещества соли (n )= количеству вещества спирта (n ).
8.Определим молекулярную массу соли:M =m (соли):n (соли).
9.Определим молекулярную массу соли по общей формуле и приравняем значения из пункта 8 и 9 .
10.От молекулярной массы эфира отнимем молекулярную массу функциональной группы кислоты найденной в предыдущем пункте без массы металла:
11. Определим функциональную группу спирта.
Решение задачи№11.
Дано:
т(эфира)=7,4г
т(соли)=9,8г
т(спирта)=3,2г
Найти формулу эфира
Решение.
1.Составим уравнения гидролиза сложного эфира:
СпН2п +1 СООСмН2 м+1 +КОН=СпН2п +1 СООК + СмН2 м+1 ОН
2.Находим массу (КОН)= т(соли)+т(спирта)-т(эфира)=(9,8г+3,2г)-7,4г=5,6г
3.Определим п(КОН)=т:М=5,6г:56г/моль=0,1моль
4.По уравнению:п(КОН)=п(соли)=п(спирта)=0,1моль
5.Определим молярную массу соли: М (СпН2п +1 СООК)=т:п=9,8г:0,1моль=98г/моль
6.Определим молярную массу по общей формуле:М (СпН2п +1 СООК)=12п+2п+1+12+32+39=14п+84 (г/моль)
7.Приравниваем: 14п+84=98
Формула соли СН3СООК
8.Определим молярную массу спирта: М(СмН2 м+1 ОН)=3,2г:0,01моль=32г/моль
9.Определим М(СмН2 м+1 ОН)=12м+2м+1+16+1=14м+18 (г/моль)
10.Приравниваем:14м+18=32
Формула спирта:СН3 ОН
11.Формула эфира: СН3СООСН3 -метилацетат.
4. Определение формулы вещества используя уравнения реакции, записанное с помощью общей формулы класса органических соединений.
13.Определите молекулярную формулу алкена, если известно, что одно и тоже количество его, взаимодействуя с различными галогеноводородами образует, соответственно, или 5,23г хлорпроизводного, или 8,2г бромпроизводного.
14.При взаимодействии одного и того же количества алкена с различными галогенами образуется 11,3г дихлорпроизводного или 20,2г дибромпроизводного.Определите формулу алкена. Напишите его название и структурную формулу.
1.Записываем два уравнения реакций (формулу алкена в общем виде)
2.Находим молекулярные массы продуктов по общим формулам в уравнениях реакций (через п).
3.Находим количества вещества продуктов: n =m :M
4.Приравниваем найденные количества вещества и решаем уравнения. Найденное п подставляем в формулу.
Решение задачи №13.
т(СпН2п+1 Cl )=5,23г
т (СпН2п+1 Br )=8,2г
Найти СпН2 п
Решение.
1.Составим уравнения реакций:
СпН2 п+НСl = СпН2п+1 Cl
СпН2 п + НВr = СпН2п+1 Br
2.Определим М(СпН2п+1 Cl )=12п+2п+1+35,5=14п+36,5(г/моль)
3.Определим п(СпН2п+1 Cl )=т:М=5,23г:(14п+36,5)г/моль
4.Определим М(СпН2п+1 Br )=12п+2п+1+80=14п+81(г/моль)
5.Определим п(СпН2п+1 Br )=т:М=8,2г: (14п+81)г/моль
6.Приравниваем п(СпН2п+1 Cl )= п(СпН2п+1 Br )
5,23г:(14п+36,5)г/моль = 8,2г: (14п+81)г/моль (решаем уравнение)
7.Формула алкена: С3 Н6
5.Определение формулы вещества через введение переменной Х.
15.В результате сжигания 1,74г органического соединения получено 5,58г смеси углекислого газа и воды. Количества веществ углекислого газа и воды в этой меси оказалось равными. Определите молекулярную формулу органического соединения. Если относительная плотность его по кислороду равна 1,81.
16. В результате сжигания1,32г органического соединения получено 3,72г смеси углекислого газа и воды. Количества веществ углекислого газа и воды в этой меси оказалось равными. Определите молекулярную формулу органического соединения. Если относительная плотность его по азоту равна 1,5714.
Алгоритм решения задачи:
1.Определим молярную массу органического вещества: М(СхНy Оz )=Д(по газу)хМ(газа)
2.Определим количество органического вещества: п (СхНy Оz )=т:М
3.Введение переменной х:Пусть Х-количество углекислого газа в смеси: п(СО2)=Хмоль, тогда столько же и воды (по условию):п(Н2О)=Хмоль.
4.Масса углекислого газа в смеси:т(СО2)=п(СО2)хМ(СО2)=44Х(г)
6.По условию задачи:т(смеси)=т(Н2О)+т(СО2)=44Х+18Х (Решаем уравнение с одним неизвестным, находим Х-число молей СО2 и Н2О)
11.Формула: С:Н:О=п(С):п(Н):п(О)
Решение задачи №15.
1.Определяем молекулярную массу органического вещества: М(СхНy Оz )=1,82х32г/моль=58г/моль
2.Определяем количество органического вещества: п (СхНy Оz )=т:М
п (СхНy Оz )=1,74г:58г/моль=0,03моль
3.Пусть Х-п(СО2) в смеси, тогда п(Н2О)-Хмоль(по условию)
4..Масса углекислого газа в смеси: т(СО2)=п(СО2)хМ(СО2)=44Х(г)
5.Масса воды в смеси: п(Н2О)=п(Н2О)хМ(Н2О)=18Х(г)
6.Составим и решим уравнение:44Х+18Х=5,58(масса смеси по условию)
Х=0,09(моль)
7.Определим количество вещества углерода (С):п(С)=п(СО2):п(СхНy Оz )
п(С)=0,09:0,03=3(моль)-число атомов С в органическом веществе.
8.Определим количество вещества водорода (Н): п(Н)=2хп(Н2О): п(СхНy Оz )
п(Н)=2х0,09:0,03=6(моль)-число атомов водорода в органическом веществе
9.Проверяем наличие кислорода в органическом соединении: М(О)=М(СхНy Оz )-М(С)-М(Н)
М(О)=58г/моль-(3х12)-(6х1)=16(г/моль)
10.Определяем количество вещества (число атомов) кислорода: п(О)=М(О):Аr (О)
п(О)=16:16=1(моль)-число атомов кислорода в органическом веществе.
11.Формула искомого вещества: (С3Н6О).
6. Определение формулы вещества по массовой доли одного из элементов, входящих в вещество .
17.Определите молекулярную формулу дибромалкана, содержащего 85,11% брома.
18.Определите строение сложного эфира аминокислоты, образованного производными предельных углеводородов, если известно, что он содержит 15,73% азота.
19.Определите молекулярную формулу предельного трехатомного спирта, массовая доля кислорода в котором равна 45,28%.
Алгоритм решения задачи.
1. Используя формулу нахождения массовой доли элемента в сложном веществе определяем молекулярную массу вещества: W (элемента)=Ar (элемента)хп(элемента):Мr (вещества)
Мr (вещества)=Аr (элемента)хп(элемента):W (элемента), где п(элемента)-число атомов данного элемента
2.Определяем молекулярную массу по общей формуле
3.Приравниваем пункт 1 и пункт 2. Решаем уравнение с одним неизвестным.
4.Записываем формулу, подставив значение п в общую формулу.
Решение задачи №17.
Дано :
W(Br) =85,11%
Найти СпН2 пВr 2
1.Определяем молекулярную массу дибромалкана:
М r( СпН2 пВr 2) = А r( В r) хп (Br):W(Br)
М r (СпН2 пВr 2 )=80х2:0,8511=188
2 Определяем молекулярную массу по общей формуле: М r (СпН2 пВr 2 )=12п+2п+160=14п+160
3.Приравниваем и решаем уравнение: 14п+160=188
4.Формула: С2 Н4 Вr 2
7.Определение формулы органического вещества, используя уравнения химических реакции, отражающие химические свойства данного вещества.
20.При межмолекулярной дегидратации спирта образуется 3,7г простого эфира. А при внутримолекулярной дегидратации этого спирта 2,24л этиленового углеводорода. Определите формулу спирта.
21.При внутримолекулярной дегидратации некоторого количества первичного спирта выделилось 4,48л алкена, а при межмолекулярной дегидратации образуется10,2г простого эфира. Какое строение имеет спирт.
Алгоритм решения задачи.
1.Записываем уравнения химических реакций, о которых говорится в задачи (обязательно уравниваем)
2.Определяем количество газообразного вещества по формуле: п= V : Vm
3.Определяем количество исходного вещества, затем количество вещества второго продукта реакции (по уравнению реакции и по условию задачи)
4.Определяем молярную массу второго продукта по формуле:М=т:п
5.Определяем молярную массу по общей формуле и приравниваем (п.4 и п.5)
6.Решаем уравнение и находим п- число атомов углерода.
7.Записываем формулу.
Решение задачи №21.
т(эфира)=10,2г
тт(СпН2 п)=4,48л
Найти СпН2п+1 ОН
Решение.
1.Записываем уравнения реакций:
СпН2п +1 ОН=СпН2п +Н2 О
2СпН2п +1 ОН=СпН2 п+1 ОСпН2п+1 +Н2О
2.Определяем количество вещества алкена (газ): п= V : Vm
п(СпН2п )=4,48л:22,4л/моль=0,2моль
3.По первому уравнению количество вещества алкена равно количеству вещества спирта. По второму уравнению количество вещества эфира в 2 раза меньше, чем количество вещества спирта т.е. п(СпН2 п+1 ОСпН2п+1 )=0,1моль
4.Определяем молярную массу эфира: М=т:п
М=10,2г:0,1моль=102г/моль
5.Определяем молярную массу по общей формуле: М(СпН2 п+1 ОСпН2п+1 )=12п+2п+1+16+12п+2п+1=28п+18
6.Приравниваем и решаем уравнение: 28п+18=102
7.Формула спирта:С3 Н7 ОН
Теория к заданию 35 из ЕГЭ по химии
Нахождение молекулярной формулы вещества
Нахождение химической формулы вещества по массовым долям элементов
Массовая доля элемента — это отношение его массы к общей массе вещества, в состав которого он входит:
$W={m(эл-та)}/{m(в-ва)}$
Массовая доля элемента ($W$) выражается в долях единицы или в процентах.
Задача 1. Элементарный состав вещества следующий: массовая доля железа $72.41%$, массовая доля кислорода $27.59%$. Выведите химическую формулу.
Дано:
$W(Fe)=72.41%=0.7241$
$W(O)=27.59%=0.2759$
Решение:
1. Для расчетов выбираем массу оксида $m$(оксида)$=100$ г. Тогда массы железа и кислорода будут следующими:
$m(Fe)=m_{оксида}·W(Fe); m(Fe)=100·0.7241=72.41$ г.
$m(O)=m_{оксида}·W(O); m(O)=100·0.2759=27.59$ г.
2. Количества вещества железа и кислорода равны соответственно:
$ν(Fe)={m(Fe)}/{M(Fe)};ν(Fe)={72.41}/{56}=1.29.$
$ν(O)={m(O)}/{M(O)};ν(O)={27.59}/{16}=1.72.$
3. Находим соотношение количества веществ железа и кислорода:
$ν(Fe) : ν(O)=1.29: 1.72.$
Меньшее число принимаем за $1 (1.29=1)$ и находим:
$Fe: O=1: 1.33$.
4. Так как в формуле должно быть целое число атомов, то это отношение приводим к целым числам:
$Fe: O=1: 1.33=2: 2.66=3·3.99=3: 4$.
5. Подставляем найденные числа и получаем формулу оксида:
$Fe: O=3: 4$, т. е. формула вещества $Fe_3O_4$.
Ответ: $Fe_3O_4$.
Нахождение химической формулы вещества по массовым долям элементов, если указана плотность или относительная плотность данного вещества в газообразном состоянии
Задача 2. Массовая доля углерода в углеводороде составляет $80 %$. Относительная плотность углеводорода по водороду составляет $15$.
Дано:
Решение:
1. Обозначим формулу вещества $C_{x}H_{y}$.
2. Найдем число молей атомов углерода и водорода в $100$ г данного соединения:
$x=n(C); y=ν(H).$
$ν(C)={m(C)}/{M(C)}={80}/{12}=6.6;ν(H)={m(H)}/{M(H)}={20}/{1}=20.$
1 способ.
3. Отношение между атомами:
$x: y=6.6: 20=1: 3$, или $2: 6$.
Простейшая формула вещества $CH_3$.
4. Определяем молекулярную массу углеводорода по относительной плотности ее паров.
$M_r$(вещества)$=2D(H_2)=32D(O_2)=29D$(воздуха).
$M_x=2D(H_2)=2·15=30$ г/моль.
5. Вычисляем относительную молекулярную массу углеводорода по простейшей формуле:
$M_r(CH_3)=A_г(C)+3A_г(H)=12+3=15$.
6. Значения $M_x$ и $M_r$ не совпадают, $M_r={1}/{2}M_x$, следовательно, формула углеводорода $C_2H_6$.
Проверяем: $M_r(C_2H_6)=2A_r(C)+6A_r(H)=2·12+6·1=30$.
Ответ: молекулярная формула углеводорода $C_2H_6$ — этан.
2 способ.
3. Отношение между атомами:
${x}/{y}={6.6}/{20};{x}/{y}={1}/{3.03};y=3.03x.$
5. Молярная масса может быть представлена в виде:
$M_r(C_xH_y)=A_r(C)_x+A_r(H)_y; M_r(C_xH_y)=12x+y$ или $30=12x+1y$.
6. Решаем систему двух уравнений с двумя неизвестными:
$\{\table\ y=3.03x; \12x+y=30;$ $12x+3.03x=30;x=2;y=6.$
Ответ: формула $C_2H_6$ — этан.
Нахождение химической формулы вещества по данным об исходном веществе и о продуктах его сгорания (по уравнению химической реакции)
Задача 3. Найдите молекулярную формулу углеводорода, имеющего плотность $1.97$ г/л, если при сгорании $4.4$ г его в кислороде образуется $6.72$ л оксида углерода (IV) (н. у.) и $7.2$ г воды.
Дано:
$m(C_xH_y)=4.4$ г
$ρ(C_xH_y)=1.97$ г/л
$V(CO_2)=6.72$ л
$m(H_2O)=7.2$ г
Решение:
1. Напишем схему уравнения горения углеводорода
${C_xH_y}↖{4.4г}+O_2→{CO_2}↖{6.72л}+{H_2O}↖{7.2г}$
2. Вычисляем молярную массу $C_xH_y·M=ρ·V_m$,
$M=1.97$ г/л$·22.4$ л/моль$=44$ г/моль.
Относительная молекулярная масса $M_r=44$.
3. Определяем количество вещества:
$ν(C_xH_y)={m}/{M}$ или $ν(C_xH_y)={4.4}/{44}=0.1$ моль.
4. Используя величину молярного объема, находим:
$ν(CO_2)={m}/{M}$ или $ν(H_2O)={7.2}/{18}=0.4$ моль.
6. Следовательно: $ν(C_xH_y) : ν(CO_2) : νH_2O=0.1$ моль $: 0.3$ моль $: 0.4$ моль или $1: 3: 4$, что должно соответствовать коэффициентам в уравнении и позволяет установить число атомов углерода и водорода:
$C_xH_y+O_2→3CO+4H_2O$.
Окончательный вид уравнения:
$C_3H_8+5O_2→3CO_2+4H_2O$.
Ответ: формула углеводорода $C_3H_8$ — пропан.
