Как правильно вывести формулу вещества. Задачи 98 — 102

Установление простейших и молекулярных формул органических веществ

 

Задача 98.
При гидратации алкена объемом ( н.у. ) 4,48 дм3 по лучили смесь спиртов массой 12,0 г. Установите молекулярную формулу алкена.
Решение:
Общая формула алкена имеет вид: СnH2n.
Реакция гидратации алкена в общем виде можно представить уравнением:

СnH2n + H2O = CnH(2n+2)O.

Из уравнения реакции вытекает при гидратации 1 моль алкена затрачивается 1 моль воды, и, при этом, образуется 1 моль спирта, т.е. n(CnH2n) = n(Н2О) = n[CnH(2n+2)O].

Примем выход продукта реакции за 100%.
Тогда на выходе имеем 12,0 г спирта.
Рассчитаем количество алкуеа, вступившего в реакцию, получим: 

n(CnH2n) = V(CnH2n)/Vm = 4,48/22,4 = 0,2 моль.

Количество вещества воды по уравнению реакции равно количеству вещества алкена: 

n(H2O) = n(CnH2n) = 0,2 моль.

Рассчитаем массы алкена и воды, получим:

m(CnH2n) = n(CnH2n) . M(CnH2n) = 0,2(12n + 2n) = 2,8n г.
m(H2O) = n(H2O) . M(H2O) = 0,2 . 18 = 3,6 г.

С учетом того, что массы исходных веществ и продуктов реакции равны, рассчитаем значение индекса n, получим:

Видео:ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный ОбъемСкачать

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный Объем

2,8n + 3,6 = 12,0;
2,8n = 8,4;
n = 3.

Тогда общую формулу алкена СnH2n можно записать так: С3Н6. Эта формула соответствует пропену.

Ответ: С3Н6 — пропен.
 


Задача 99.
При сгорании 5,64 г вещества, состоящего из C, H, N, образовалось 15,94 г CO2 и 3,84 г H2O. Определите молекулярную формулу вещества. (C6H5NH2)
Решение:
Определим массовые доли углерода, водорода и азота, входящее в состав СОи Н2О соответственно:

n(C) = n(CO2) = m(CO2)/M(CO2) = 15,94/44 = 0,36 моль;
m(C) = n(C) . M(C) = 0,36 . 12 = 4,32 г;
w%(C) = m(C)/m(обр.) = 4,32/5,64 = 0,7659 = 76,6%;
n(Н) = 2n(Н2О) = 2m(Н2О)/M(Н2О) = (2 . 3,84)/18 = 0,43 моль;
m(Н) = n(Н) . M(Н) = 0,43 . 1 = 0,43 г;
w%(Н) = m(Н)/m(обр.) = 0,43/5,64 = 0,0762 = 7,62%;
w%(N) = 100% — w%(C) — w%(H) = 100% — 76,6% — 7,62% = 15,78%.

Запишем общую формулу органического вещества, обозначив за «х» атом углерода, за «y» атом водорода, а за «z» — атом fpjnf получим: СxНyNz.

Атомные массы элементов углерода, водорода и зота равны соответственно 12 г/моль, 1 г/моль и 14 г/моль. Поэтому массы углерода, водорода и азота в составе вещества относятся как 12х : 1y : 14z. С учетом массовых долей этих элементов это отношение будет иметь вид: 76,6% : 7,62% : 15,78%. Следовательно:

12х : 1y : 14z = 76,6% : 7,62% : 15,78%.

Откуда

х : y :z  = (76,6/12) : (7,62/1) : (15,78/14) = 6,38 : 7,62 : 2,07.

Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получим: 

х:y:z = (6,38/2,07 : (1,5/2,07) : (2,07/2,07) = 3,08 : 3,68 : 1.

Умножив полученные числа на 2, приведем их к целым числам, получим:

(3,08 . 2) : (3,68 . 2) : (1 . 2) = 6,16 : 7,36 : 2 ≈ 6 : 7 : 2.

Видео:10 класс(база).Решение задач на нахождение формулы по продуктам сгорания и массовой доли элемента.Скачать

10 класс(база).Решение задач на нахождение формулы по продуктам сгорания и массовой доли элемента.

Получается простейшая формула — С6Н7N2, которая соответствует анилину: С6H5-NH2.
 


Задача 3.
При сжигании 5,2 г неизвестного органического вещества было получено 3,6 г воды и 8,96 л углекислого газа (н.у.). Известно, что 1 моль этого вещества может присоединить максимально 1 моль брома. На основании данных условия задачи установите молекулярную и структурную формулы данного вещества.
Решение:
m(H2O) = 3,6 г;
m(CO2) = 8,96 л;
n(в-во) = n(Br2);

в-во = ?
Уравнение горения органического вещества:

в-во + О2 → СО2 + Н2О

В состав сгораемого вещества обязательно входят углерод и водород, но возможно наличие кислорода. Поэтому, необходимо сделать проверку на кислород:

1. Определим количество углерода и водорода, входящее в состав СО2 и Н2О соответственно:

n(СО2) = n(С) = V(СО2)/Vm = 8,96/22,4 = 0,4 моль; 
m(С) = 0,4 моль . 12 = 4,8 г;
n(Н2О) = m(Н2О)/M(Н2О) = 3,6/18 = 0,2 моль; 
n(Н) = 2n(Н2О) = (2 . 0,2) = 0,4 моль; 
m(Н) = n(Н) . M(Н) = 0,4 моль 1 г/моль = 0,4 г.

2. Теперь рассчитаем общую массу С и Н, содержащееся в образце, поолучим:

m(C) + m(H) = 4,8 г + 0,4 г = 5,2 г.

Так как общая маса углерода и водорода равна массе сгоревшего вещества, 5,2 г, значит кислород в состав вещества не входит.

3. Теперь рассчитаем массовые доли С и Н, содержащееся в образце, поолучим:

w%(С) = 4,8/5,2 = 0,923 = 92,3%;
w%(Н) = 0,4/5,2 = 0,0769 = 7,7%.

4. Запишем общую формулу органического вещества, обозначив за «х» атом углерода, за «y» атом водорода, получим: СxНy.

5. Атомные массы элементов углерода и водорода равны соответственно 12 г/моль, 1 г/моль. Поэтому массы углерода и водорода в составе вещества относятся как 12х : 1y. С учетом массовых долей этих элементов это отношение будет иметь вид: 92,3% : 7,7%. Следовательно:

12х : 1y = 92,3% : 7,7%.

Видео:Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.Скачать

Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.

Откуда

х : y = (92,3/12) : (7,7/1) = 7,69 : 7,7 ≈ 1 : 1.

Это дает возможность записать простейшую формулу вещества: СxНy = С1Н1.

Можем предположить, что с равным количеством атомов углерода и водорода в молекуле могут быть ацетон, бензол и стирол. Ацетон имея тройную связь способен присоединять 4 атома брома, т.е. 2 моль Br2; бензол взаимодействует с бромом при нагревании и в присутствии катализатора – FeBr3. Реакция бромирования бензола протекает с образованием бромбензола в орто- и пара- положении, стирол присоединяет 2 атома брома при разрыве двойной связи в радикале -СН=СН2:

С6Н5-СН=СН2 + Br2 = C6Н5-СBr-CH2Br.

Таким образом, на основании данных условия задачи молекулярная и структурную формулы данного вещества:

С8Н8 — молекулярная формула; С6Н5-СН=СН2 — структурная формула.


Задача 101.
При сжигании в избытке кислорода 1,8 г углеводорода образовалось 2,8 л (н. у.) углекислого газа. Известно, что при хлорировании данного углеводорода образуются три монохлорпроизводных. Приведите расчёты, позволяющие определить соотношение атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода. Определите молекулярную формулу углеводорода, обоснуйте её единственность. Напишите структурную формулу углеводорода.
Решение:
Рассчитаем количество СО2, получим:

n(СО2) = MСО2/Vm = 2,8/22,4 — 0,125 моль = n(C).

Рассчитаем массу углерода в образце, получим:

m(C) = n(C) . M(C) =  0,125 . 12 = 1,5 г.

Рассчитаем массовые доли углерода и водородв в образце, получим:

w%(C) = m(C)/m(обр.) = 1,5/1,8 = 0,8333 или 83,33%;
w%(C) = m(C)/m(обр.) = 1,5/1,8 = 0,8333 или 83,33%;
w%(Н) = 100% — w%(C) = 16,67%.

Запишем общую формулу соединения углерода и водорода, обозначив за «х» атом углерода, а за «y» — атом водорода, получим: СxНy.
Атомные массы элементов углерода и водорода равны соответственно 11 г/моль и 1 г/моль. Поэтому массы углерода и водорода в составе вещества относятся как 12х : 1у. С учетом массовых долей этих элементов это отношение будет иметь вид: 83,33% : 16,67%. Следовательно:

Видео:Решаем задачи на вывод формул вещества по массовым долям элементовСкачать

Решаем задачи на вывод формул вещества по массовым долям элементов

2х : 1у = 83,33% : 16,67%.

Откуда

х : y  = (83,33/12) : (16,67/1) = 6,944 : 16,67 = 2,4 : 1.

Для выражения отношения целыми числами, разделим все два его члена на наименьший из них, т.е. на 6,944, получим:

х : y = (6,944/6,944) : (16,67/6,944) ≈ 1 : 2,4.

Еще раз для выражения отношения целыми числами, умножим все два его члена на наименьший из целых чисел, чтобы получить значения х и у как целые числа, т.е. на 5, получим:

х : y = (1 .5) : (2,4 . 5) = 5 :10.

Получили набор наименьших целых чисел. Это дает возможность записать простейшую формулу вещества:

СxНy = С5Н10. 

Известно, что при хлорировании данного углеводорода образуются три монохлорпроизводных. Действительно, при хлорировании пентана образуются 1-хлорпентан, 2-хлорпентан и 3-хлорпентан:

CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 + Cl2 → CH3-CH2-CH2-CH2-CH2Cl + HCl;
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 + Cl2 → CH3-CH2-CH2-CHCl-CH3 + HCl;
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 + Cl2 → CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 + HCl.

Таким образом, на основании данных условия задачи эта формула соответствует пентану. 

Ответ: С5Н10 — молекулярная формула; CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 — структурная формула.
 


Задача 102.
Органическое вещество содержит только углерод, водород и азот. Массовая доля углерода в веществе равна 53,3%. При полном сгорании вещества массой 2,73 г было получено 0,68 дм3 (н.у.) азота. Установите молекулярную формулу вещества, если известно, что оно легче хлора.
Ответ: C2H7N1.
Решение:
M(Cl2) = 71 г/моль;
М(С2Н7N) < M(Cl2);
w%(C) = 53,3%;
m(обр.) = 2,73 г;
V(N2) = 0,68 дм3;
M(в-ва) = ?
Рассчитаем количество азота, получим:

Видео:Органика. Решение задачи на определение состава вещества по продуктам его сгорания.Скачать

Органика. Решение задачи на определение состава вещества по продуктам его сгорания.

n(N2) = V(N2)/Vm = 0,68/22,4 = 0,03 моль.

Тогда

n(N) = 2n(N2) = 2 . 0,03 = 0,06 моль.

Отсюда

m(N) = M(N) . n(N) = 14 . 0,06 = 0,84 г.

Значит

w%(N) = m(N)/m(обр.) = 0,84/2,73 = 0,3769 или 30,8%.

Тогда

w%(Н) = 100% — w%(С) — w%(N) = 100% — 53,3% — 30,8% = 15,9%.

Атомные массы элементов углерода, водорода и азота равны соответственно 12 г/моль, 1 г/моль и 14 г/моль. Поэтому массы углерода, водорода и азота в составе вещества относятся как 12х : 1y :14z. С учетом массовых долей этих элементов это отношение будет иметь вид: 53,3% : 15,9% : 30,8%. Следовательно:

12х : 1y : 14z = 53,3% : 15,9% : 30,8%.

Откуда

х : y : z = (53,3/12) : (15,9/1) : (30,8%/14) = 4,44 : 15,9 : 2,2  = 2,02 : 7,2 : 1.

Видео:Вывод формул по массовым долямСкачать

Вывод  формул по массовым долям

Для выражения отношения целыми числами, разделим все три его члена на наименьший из них, т.е. на 2,2, получим:

(4,44/2,2) : (15,9/2,2) : (2,2/2,2)  = 2,02 : 7,2 : 1  ≈ 2 : 7 : 1.

Это дает возможность записать простейшую формулу вещества: СxНyNz = С2Н7N1 или С2Н7N.
Определим молярную массу простейшего вещества, получим:

М(С2Н7N) = (12 . 2) + (1 . 7) + 14 = 45 г/моль.

Так как 45 г/моль < 71 г/моль, то М(С2Н7N) < M(Cl2), значит задача решена верно.

Ответ: С2H7N.


 

🌟 Видео

Поиск формулы вещества по массовым долям элементовСкачать

Поиск формулы вещества по массовым долям элементов

Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.Скачать

Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.

20. Выведение формулы вещества (задачи)Скачать

20. Выведение формулы вещества (задачи)

Решение задач: Вывод формулы веществаСкачать

Решение задач:  Вывод формулы вещества

Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать

Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // Химия

Задачи на вывод формул веществаСкачать

Задачи на вывод формул вещества

8.Задачи на вывод формулы по массовым долям элементовСкачать

8.Задачи на вывод формулы по массовым долям элементов

Решение задач на определение молекулярной формулы веществаСкачать

Решение задач на определение молекулярной формулы вещества

19. Выведение формулы вещества по массовым долям элементовСкачать

19. Выведение формулы вещества по массовым долям элементов

Поиск формулы вещества по продуктам его сгоранияСкачать

Поиск формулы вещества по продуктам его сгорания

Количество вещества. Моль. Число Авогадро. 8 класс.Скачать

Количество вещества. Моль. Число Авогадро. 8 класс.

8 класс - Химия - Определение формулы вещества по массовым долям элементаСкачать

8 класс - Химия - Определение формулы вещества по массовым долям элемента

Решение простых задач на вывод формулСкачать

Решение простых задач на вывод формул

ХИМИЯ С НУЛЯ — Как решать задачи по Химии на Массовую ДолюСкачать

ХИМИЯ С НУЛЯ — Как решать задачи по Химии на Массовую Долю
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии