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:10 класс(база).Решение задач на нахождение формулы по продуктам сгорания и массовой доли элемента.Скачать
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 СО2 и 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:ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный ОбъемСкачать
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
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:Вывод формул по массовым долямСкачать
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:Решаем задачи на вывод формул вещества по массовым долям элементовСкачать
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:Поиск формулы вещества по массовым долям элементовСкачать
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
Органика. Решение задачи на определение состава вещества по продуктам его сгорания.Скачать
Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.Скачать
Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать
Задачи на вывод формул веществаСкачать
20. Выведение формулы вещества (задачи)Скачать
Решение задач: Вывод формулы веществаСкачать
8.Задачи на вывод формулы по массовым долям элементовСкачать
Поиск формулы вещества по продуктам его сгоранияСкачать
Количество вещества. Моль. Число Авогадро. 8 класс.Скачать
19. Выведение формулы вещества по массовым долям элементовСкачать
8 класс - Химия - Определение формулы вещества по массовым долям элементаСкачать
Решение задач на определение молекулярной формулы веществаСкачать
Решение простых задач на вывод формулСкачать
ХИМИЯ С НУЛЯ — Как решать задачи по Химии на Массовую ДолюСкачать