Pentru a rezolva probleme de acest tip, trebuie să cunoașteți formulele generale pentru clasele de substanțe organice și formulele generale pentru calcularea masei molare a substanțelor din aceste clase:
Algoritm de decizie majoritar probleme de găsit formula moleculara include următoarele acțiuni:
— scrierea ecuațiilor de reacție în vedere generală;
— găsirea cantității de substanță n pentru care este dată masa sau volumul sau a cărei masă sau volum poate fi calculată în funcție de condițiile problemei;
— aflarea masei molare a unei substanțe M = m/n, a cărei formulă trebuie stabilită;
— aflarea numărului de atomi de carbon dintr-o moleculă și elaborarea formulei moleculare a unei substanțe.
Exemple de rezolvare a problemei 35 a examenului de stat unificat în chimie pentru a găsi formula moleculară a unei substanțe organice din produsele de ardere cu o explicație
Când se ard 11,6 g de materie organică, se formează 13,44 litri dioxid de carbonși 10,8 g apă. Densitatea vaporilor acestei substanțe în aer este de 2. S-a stabilit că această substanță interacționează cu soluție de amoniac oxidul de argint, este redus catalitic de hidrogen pentru a forma un alcool primar și poate fi oxidat cu o soluție acidulată de permanganat de potasiu la acid carboxilic. Pe baza acestor date:
1) stabiliți cea mai simplă formulă a substanței de pornire,
2) alcătuiește formula sa structurală,
3) dați ecuația reacției pentru interacțiunea sa cu hidrogenul.
Soluţie: formula generala materie organică CxHyOz.
Să transformăm volumul de dioxid de carbon și masa de apă în moli folosind formulele:
n = m/MŞi n = V/ Vm,
Volumul molar Vm = 22,4 l/mol
n(C02) = 13,44/22,4 = 0,6 mol, =>v substanță originală conținut n(C) = 0,6 mol,
n(H 2 O) = 10,8/18 = 0,6 mol, => substanța inițială a conținut de două ori mai mult n(H) = 1,2 mol,
Aceasta înseamnă că compusul necesar conține oxigen în cantitate de:
n(O)= 3,2/16 = 0,2 mol
Să ne uităm la raportul dintre atomii de C, H și O care alcătuiesc substanța organică originală:
n(C) : n(H) : n(O) = x: y: z = 0,6: 1,2: 0,2 = 3: 6: 1
Am găsit cea mai simplă formulă: C 3 H 6 O
Pentru a afla adevărata formulă, să găsim masa molara compus organic dupa formula:
М(СxHyOz) = Dair(СxHyOz) *M(aer)
M sursă (СxHyOz) = 29*2 = 58 g/mol
Să verificăm dacă masa molară adevărată corespunde cu masa molară a celei mai simple formule:
M (C 3 H 6 O) = 12*3 + 6 + 16 = 58 g/mol - corespunde, => formula adevărată coincide cu cea mai simplă.
Formula moleculară: C3H6O
Din datele problemei: „această substanță interacționează cu o soluție de amoniac de oxid de argint, este redusă catalitic de hidrogen pentru a forma un alcool primar și poate fi oxidată cu o soluție acidificată de permanganat de potasiu la un acid carboxilic”, concluzionăm că este un aldehidă.
2) Când 18,5 g de acid carboxilic monobazic saturat au reacţionat cu un exces de soluţie de bicarbonat de sodiu, s-au eliberat 5,6 l (n.s.) de gaz. Determinați formula moleculară a acidului.
3) Un anumit acid carboxilic monobazic saturat care cântărește 6 g necesită aceeași masă de alcool pentru esterificarea completă. Aceasta conduce la 10,2 g de ester. Determinați formula moleculară a acidului.
4) Determinați formula moleculară a hidrocarburii acetilenei dacă masa molară a produsului reacției sale cu bromură de hidrogen în exces este de 4 ori mai mare decât masa molară a hidrocarburii inițiale
5) Când a fost arsă o substanță organică cu greutatea de 3,9 g, s-a format monoxid de carbon (IV) cu o greutate de 13,2 g și apă cu o greutate de 2,7 g. Deduceți formula substanței, știind că densitatea vaporilor acestei substanțe în raport cu hidrogenul este de 39.
6) Când a fost arsă o substanță organică cu greutatea de 15 g, s-a format monoxid de carbon (IV) cu un volum de 16,8 litri și apă cu o greutate de 18 g. Deduceți formula substanței, știind că densitatea de vapori a acestei substanțe pentru fluorură de hidrogen este 3.
7) Când s-au ars 0,45 g de materie organică gazoasă, s-au eliberat 0,448 l (n.s.) dioxid de carbon, 0,63 g apă și 0,112 l (n.s.) azot. Densitatea originalului substanță gazoasă pentru azot 1.607. Determinați formula moleculară a acestei substanțe.
8) Arderea materiei organice fără oxigen a produs 4,48 litri (n.s.) de dioxid de carbon, 3,6 g apă și 3,65 g acid clorhidric. Determinați formula moleculară a compusului ars.
9) Când a fost arsă o substanță organică cu o greutate de 9,2 g, s-a format monoxid de carbon (IV) cu un volum de 6,72 l (n.s.) și apă cu o greutate de 7,2 g. Stabiliți formula moleculară a substanței.
10) În timpul arderii unei substanțe organice cu greutatea de 3 g s-a format monoxid de carbon (IV) cu un volum de 2,24 l (n.s.) și apă de 1,8 g Se știe că această substanță reacţionează cu zincul.
Pe baza datelor privind condițiile sarcinii:
1) face calculele necesare stabilirii formulei moleculare a unei substante organice;
2) notează formula moleculară a substanței organice originale;
3) întocmește o formulă structurală a acestei substanțe, care reflectă fără ambiguitate ordinea legăturilor atomilor din molecula sa;
4) scrieți ecuația pentru reacția acestei substanțe cu zincul.
Chimie, partea C. Problema C5. Determinarea formulelor substanţelor organice.
Tipuri de sarcini în sarcina C5.
Determinarea formulei unei substanţe prin fracții de masă elemente chimice sau după formula generală a unei substanțe;
Determinarea formulei unei substanțe pe bază de produse de ardere;
Determinarea formulei unei substanțe pe baza proprietăților sale chimice.
Informații teoretice necesare.
Fracția de masă a unui element dintr-o substanță. Fracția de masă a unui element este conținutul său într-o substanță ca procent din masă. De exemplu, o substanță cu compoziția C 2 H 4 conține 2 atomi de carbon și 4 atomi de hidrogen. Dacă luați 1 moleculă dintr-o astfel de substanță, atunci aceasta greutate moleculară va fi egal cu: Mr(C 2 H 4) = 2 12 + 4 1 = 28 a.m.u. și conține 2 12 amu. carbon. Pentru a afla fracția de masă a carbonului din această substanță, este necesar să-i împărțim masa la masa întregii substanțe: ω(C) = 12 2 / 28 = 0,857 sau 85,7%. Dacă o substanță are formula generală C x H y O z, atunci fracțiile de masă ale fiecăruia dintre atomii lor sunt, de asemenea, egale cu raportul dintre masa lor și masa întregii substanțe. Masa x a atomilor de C este - 12x, masa atomilor de H este y, masa z a atomilor de oxigen este 16z. Atunci ω(C) = 12 x / (12x + y + 16z) Dacă scriem această formulă în formă generală, obținem următoarea expresie:
Formula moleculară și cea mai simplă a unei substanțe. Exemple.
Densitatea relativă a gazului X față de gazul Y - D conform (X). Densitatea relativă D este o valoare care arată de câte ori gazul X este mai greu decât gazul Y. Se calculează ca raport dintre masele molare ale gazelor X și Y: D prin Y (X) = M(X) / M(Y) ) Adesea folosit pentru calcule densitățile relative ale gazelor pentru hidrogen și aer. Densitatea relativă a gazului X prin hidrogen: D prin H2 = M (gaz X) / M (H2) = M (gaz X) / 2 Aerul este un amestec de gaze, deci numai masa molară medie poate fi calculată pentru el. Se consideră că valoarea sa este de 29 g/mol (pe baza compoziției medii aproximative). Prin urmare: D pe calea aerului.
= M (gaz X) / 29 Densitatea absolută a gazului în condiții normale. Densitatea absolută a unui gaz este masa a 1 litru de gaz la conditii normale . De obicei pentru gaze se măsoară în g/l. ρ = m (gaz) / V (gaz) Dacă luăm 1 mol de gaz, atunci: ρ = M / V m, iar masa molară a gazului poate fi găsită prin înmulțirea densității cu.
volumul molar
|
Formule generale ale substanțelor din diferite clase. |
Clasa organica |
Formula moleculară generală |
||||||||||||||||||||
|
Formula cu legături multiple evidențiate și grup funcțional |
||||||||||||||||||||||
|
CnH2n+1 –CH=CH2 |
||||||||||||||||||||||
|
C n H 2n+1 –C≡CH |
Omologuri benzenului |
|||||||||||||||||||||
|
С 6 Н 5 –С n H 2n+1 |
Alcooli monohidroxilici saturați |
|||||||||||||||||||||
|
CnH2n+1-OH |
C n H 2n+2−x (OH) x |
|||||||||||||||||||||
|
Aldehide saturate |
|
|||||||||||||||||||||
|
Esteri |
|
|||||||||||||||||||||
|
CnH2n+1NH2 |
||||||||||||||||||||||
|
Aminoacizi (limita monobazici) |
|
|||||||||||||||||||||
Determinarea formulelor substanțelor prin fracțiile de masă ale atomilor incluși în compoziția sa.
Soluția la astfel de probleme constă din două părți:
În primul rând, se găsește raportul molar al atomilor din substanță - corespunde celei mai simple formule ale acesteia. De exemplu, pentru o substanță de compoziție A x B y, raportul dintre cantitățile de substanțe A și B corespunde raportului dintre numărul atomilor lor din moleculă: x: y = n(A) : n(B) ;
apoi folosind molarul masa unei substante, determinați-i adevărata formulă.
Exemplul 1. Determinați formula unei substanțe dacă conține 84,21% C și 15,79% H și are o densitate relativă în aer egală cu 3,93.
Rezolvarea exemplului 1.
Fie masa substanței 100 g Apoi masa lui C va fi egală cu 84,21 g, iar masa lui H va fi de 15,79 g.
Să aflăm cantitatea de substanță a fiecărui atom: ν(C) = m / M = 84,21 / 12 = 7,0175 mol, ν(H) = 15,79 / 1 = 15,79 mol.
Determinăm raportul molar al atomilor de C și H: C: H = 7,0175: 15,79 (reduceți ambele numere cu numărul mai mic) = 1: 2,25 (înmulțire cu 4) = 4: 9. Astfel, cea mai simplă formulă este C 4 N 9.
Folosind densitatea relativă, calculăm masa molară: M = D (aer) 29 = 114 g/mol. Masa molară corespunzătoare celei mai simple formule C 4 H 9 este de 57 g/mol, care este de 2 ori mai mică decât masa molară adevărată. Aceasta înseamnă că adevărata formulă este C8H18.
Există o metodă mult mai simplă pentru a rezolva această problemă, dar, din păcate, nu va primi note complete. Dar este potrivit pentru verificarea formulei adevărate, adică. cu el vă puteți verifica soluția. Metoda 2: Găsim masa molară adevărată (114 g/mol) și apoi găsim masele atomilor de carbon și hidrogen din această substanță după fracțiunile lor de masă. m(C) = 114 0,8421 = 96; aceste. numărul de atomi de C 96/12 = 8 m(H) = 114 0,1579 = 18; adică numărul de atomi H 18/1 = 18. Formula substanței este C 8 H 18.
Răspuns: C 8 H 18.
Exemplul 2. Determinați formula unei alchine cu o densitate de 2,41 g/l în condiții normale.
Rezolvarea exemplului 2. Formula generală a unei alchine este C n H 2n−2 Cum, având în vedere densitatea unei alchine gazoase, se poate găsi masa molară a acesteia? Densitatea ρ este masa a 1 litru de gaz în condiții normale. Deoarece 1 mol dintr-o substanță ocupă un volum de 22,4 litri, este necesar să aflăm cât cântăresc 22,4 litri dintr-un astfel de gaz: M = (densitate ρ) (volum molar V m) = 2,41 g/l 22,4 l/mol = 54 g/mol. În continuare, să creăm o ecuație care conectează masa molară și n: 14 n − 2 = 54, n = 4. Aceasta înseamnă că alchina are formula C 4 H 6.
Răspuns: C4H6.
Exemplul 3. Determinați formula aldehidei saturate dacă se știe că 3 10 22 molecule ale acestei aldehide cântăresc 4,3 g.
Rezolvarea exemplului 3.În această problemă, sunt date numărul de molecule și masa corespunzătoare. Pe baza acestor date, trebuie să găsim din nou masa molară a substanței. Pentru a face acest lucru, trebuie să vă amintiți câte molecule sunt conținute într-un mol de substanță. Acesta este numărul lui Avogadro: N a = 6,02 10 23 (molecule). Aceasta înseamnă că putem găsi cantitatea de substanță aldehidă: ν = N / Na = 3 10 22 / 6.02 10 23 = 0.05 mol, iar masa molară: M = m / n = 4.3 / 0.05 = 86 g/ mol. În continuare, ca în exemplul anterior, compunem o ecuație și găsim n. Formula generală a aldehidei saturate este C n H 2n O, adică M = 14n + 16 = 86, n = 5.
Răspuns: C5H10O, pentanal.
Exemplul 4. Determinați formula unui dicloroalcan care conține 31,86% carbon.
Rezolvarea exemplului 4. Formula generală a unui dicloroalcan este: C n H 2n Cl 2, există 2 atomi de clor și n atomi de carbon. Atunci fracția de masă a carbonului este egală cu: ω(C) = (numărul de atomi de C din moleculă) (masa atomică a lui C) / (masa moleculară a dicloroalcanului) 0,3186 = n 12 / (14n + 71) n = 3 , substanța este dicloropropan.
Răspuns: C3H6CI2, dicloropropan.
Determinarea formulelor substanţelor pe bază de produse de ardere.
În problemele de ardere, cantitatea de substanțe elementare incluse în substanța studiată este determinată de volumele și masele produselor de ardere - dioxid de carbon, apă, azot și altele. Restul soluției este aceeași ca în primul tip de problemă.
Exemplul 5. Au fost arse 448 ml (n.s.) de hidrocarbură neciclică saturată gazoasă, iar produsele de reacție au fost trecute printr-un exces de apă de var, rezultând formarea a 8 g de precipitat. Ce hidrocarbură a fost luată?
Rezolvarea exemplului 5.
Formula generală a unei hidrocarburi neciclice saturate gazoase (alcan) este C n H 2n+2 Atunci schema reacției de ardere arată astfel: C n H 2n+2 + O 2 → CO 2 + H 2 O. Este ușor de observat că atunci când 1 mol de alcan este ars, vor fi eliberați n moli de dioxid de carbon. Găsim cantitatea de substanță alcanică după volumul său (nu uitați să convertiți mililitri în litri!): ν(C n H 2n+2) = 0,488 / 22,4 = 0,02 mol.
Când dioxidul de carbon este trecut prin apa de var Ca(OH) 2 precipită carbonat de calciu: CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O Masa precipitatului de carbonat de calciu este de 8 g, masa molară a carbonatului de calciu este de 100 g/mol. Aceasta înseamnă că cantitatea sa de substanță este ν(CaCO 3) = 8 / 100 = 0,08 mol. Cantitatea de substanță dioxid de carbon este de asemenea de 0,08 mol.
Cantitatea de dioxid de carbon este de 4 ori mai mare decât alcanul, ceea ce înseamnă că formula alcanului este C 4 H 10.
Răspuns: C4H10.
Exemplul 6. Densitatea relativă de vapori a unui compus organic în raport cu azotul este 2. Când se ard 9,8 g din acest compus, se formează 15,68 litri de dioxid de carbon (NO) și 12,6 g apă. Deduceți formula moleculară a unui compus organic.
Rezolvarea exemplului 6. Deoarece o substanță la ardere se transformă în dioxid de carbon și apă, înseamnă că este formată din atomi C, H și, eventual, O. Prin urmare, formula sa generală poate fi scrisă ca C x H y O z.
Putem scrie schema reacției de ardere (fără aranjarea coeficienților): C x H y O z + O 2 → CO 2 + H 2 O Tot carbonul din substanța inițială trece în dioxid de carbon, iar tot hidrogenul în apă.
Găsim cantitățile de substanțe CO 2 și H 2 O, și determinăm câți moli de atomi de C și H conțin: ν(CO 2) = V / V m = 15,68 / 22,4 = 0,7 mol. Pentru o moleculă de CO 2 există unul atomul C, ceea ce înseamnă că există tot atâtea moli de carbon cât CO 2 .
ν(C) = 0,7 mol ν(H2O) = m / M = 12,6 / 18 = 0,7 mol.
O moleculă de apă conține două atomul H, înseamnă cantitatea de hidrogen de două ori mai mult decât apa. v(H) = 0,72 = 1,4 mol.
Verificăm prezența oxigenului în substanță. Pentru a face acest lucru, masele de C și H trebuie să fie scăzute din masa întregii substanțe inițiale m(C) = 0,7 12 = 8,4 g, m(H) = 1,4 1 = 1,4 g Masa întregii substanțe este. 9,8 g m(O) = 9,8 − 8,4 − 1,4 = 0, adică nu există atomi de oxigen în această substanță. Dacă oxigenul ar fi prezent într-o anumită substanță, atunci după masa sa ar fi posibil să se găsească cantitatea de substanță și să se calculeze cea mai simplă formulă pe baza prezenței a trei atomi diferiți.
Următorii pași vă sunt deja familiari: căutarea celor mai simple și adevărate formule. C: H = 0,7: 1,4 = 1: 2 Cea mai simplă formulă este CH 2.
Căutăm adevărata masă molară după densitatea relativă a gazului în comparație cu azotul (nu uitați că azotul este format din diatomic molecule N 2 și masa sa molară 28 g/mol): M sursă.
= D prin N2 M (N2) = 2 28 = 56 g/mol. Formula adevărată este CH 2, masa sa molară este 14,56 / 14 = 4. Formula adevărată este C 4 H 8.
Răspuns: C4H8. Exemplul 7.
Determinați formula moleculară a unei substanțe, din care arderea a 9 g a produs 17,6 g CO 2, 12,6 g apă și azot. Densitatea relativă a acestei substanțe în raport cu hidrogenul este de 22,5.
Determinați formula moleculară a unei substanțe. Rezolvarea exemplului 7. Substanța conține
Găsim cantitățile de substanțe CO 2 și H 2 O și determinăm câți moli de atomi de C și H conțin:
v(C02) = m / M = 17,6 / 44 = 0,4 mol. v(C) = 0,4 mol. v(H20) = m/M = 12,6/18 = 0,7 mol. v(H) = 0,72 = 1,4 mol.
Aflați masa azotului din substanța de pornire. Pentru a face acest lucru, masele lui C și H trebuie să fie scăzute din masa întregii substanțe inițiale.
m(C) = 0,4 12 = 4,8 g, m(H) = 1,4 1 = 1,4 g
Masa totală a substanței este de 9,8 g.
m(N) = 9 − 4,8 − 1,4 = 2,8 g, ν(N) = m /M = 2,8 / 14 = 0,2 mol.
C: H: N = 0,4: 1,4: 0,2 = 2: 7: 1 Cea mai simplă formulă este C 2 H 7 N. Masa molară adevărată M = D prin H2 M(H 2) = 22,5 2 = 45 g/mol. Coincide cu masa molară calculată pentru cea mai simplă formulă. Adică aceasta este adevărata formulă a substanței.
Răspuns: C2H7N.
Exemplul 8. Substanța conține C, H, O și S. La arderea a 11 g din aceasta, s-au eliberat 8,8 g CO 2, 5,4 g H 2 O, iar sulful a fost complet transformat în sulfat de bariu, a cărui masă s-a dovedit a fi fie 23,3 g. Determinați formula substanței.
Rezolvarea exemplului 8. Formula unei substanțe date poate fi reprezentată ca C x H y S z O k. Când este ars, produce dioxid de carbon, apă și dioxid de sulf, care este apoi transformat în sulfat de bariu. În consecință, tot sulful din substanța originală este transformat în sulfat de bariu.
Găsim cantitățile de substanțe dioxid de carbon, apă și sulfat de bariu și elementele chimice corespunzătoare din substanța studiată:
v(C02) = m/M = 8,8/44 = 0,2 mol. ν(C) = 0,2 mol. v(H20) = m/M = 5,4/18 = 0,3 mol. v(H) = 0,6 mol. ν(BaS04) = 23,3 / 233 = 0,1 mol. ν(S) = 0,1 mol.
Calculăm masa estimată de oxigen din substanța de pornire:
m(C) = 0,2 12 = 2,4 g m(H) = 0,6 1 = 0,6 g m(S) = 0,1 32 = 3,2 g m(O) = m substanță − m(C) − m(H) − m(S) = 11 − 2,4 − 0,6 − 3,2 = 4,8 g, ν(O) = m / M = 4,8 / 16 = 0,3 mol
Găsim raportul molar al elementelor din substanță: C: H: S: O = 0,2: 0,6: 0,1: 0,3 = 2: 6: 1: 3 Formula substanței este C 2 H 6 SO 3. De remarcat că în acest fel am obținut doar cea mai simplă formulă. Cu toate acestea, formula rezultată este adevărată, deoarece atunci când se încearcă dublarea acestei formule (C 4 H 12 S 2 O 6), se dovedește că pentru 4 atomi de carbon, pe lângă sulf și oxigen, există 12 atomi de H și acest lucru este imposibil.
Răspuns: C2H6SO3.
Determinarea formulelor substanțelor pe baza proprietăților lor chimice.
Exemplul 9. Determinați formula alcadienei dacă 80 g de soluție de brom 2% o pot decolora.
Rezolvarea exemplului 9.
Formula generală a alcadienelor este C n H 2n−2. Să scriem ecuația pentru reacția bromului adăugat la alcadienă, fără a uita că în molecula de dienă două legături dubleși, în consecință, 2 moli de brom vor reacționa cu 1 mol de dienă: C n H 2n−2 + 2Br 2 → C n H 2n−2 Br 4
Deoarece problema oferă masa și concentrația procentuală a soluției de brom care a reacționat cu diena, putem calcula cantitatea de substanță de brom reacționată:
m(Br 2) = m soluție ω = 80 0,02 = 1,6 g ν(Br 2) = m / M = 1,6 / 160 = 0,01 mol.
M dienă = m / ν = 3,4 / 0,05 = 68 g/mol.
Găsim formula alcadienei folosind formulele sale generale, exprimând masa molară în termeni de n:
Deoarece cantitatea de brom care a reacționat este de 2 ori mai mare decât alcadiena, putem găsi cantitatea de dienă și (de vreme ce masa sa este cunoscută) masa sa molară:
|
C n H 2n−2 Br 4 |
14n − 2 = 68 n = 5.
Aceasta este pentadiena C5H8.
Răspuns: C5H8.
Exemplul 10. La interacțiune 0,74 g de limitare alcool monohidric hidrogenul a fost eliberat cu sodiu metalic într-o cantitate suficientă pentru a hidrogena 112 ml de propenă (n.o.). Ce fel de alcool este acesta?
Rezolvarea exemplului 10.
Formula alcoolului monohidroxilic saturat este C n H 2n+1 OH.
Aici este convenabil să scrieți alcoolul într-o formă în care este ușor să construiți ecuația reacției - adică. cu o grupă OH separată.
Să creăm ecuații de reacție (nu trebuie să uităm de necesitatea egalizării reacțiilor):
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
Puteți găsi cantitatea de propenă și din aceasta - cantitatea de hidrogen. Cunoscând cantitatea de hidrogen, găsim cantitatea de alcool din reacție:
ν(C 3 H 6) = V / V m = 0,112 / 22,4 = 0,005 mol => ν(H 2) = 0,005 mol, ν alcool = 0,005 2 = 0,01 mol.
Aflați masa molară a alcoolului și a n:
M alcool = m / ν = 0,74 / 0,01 = 74 g/mol, 14n + 18 = 74 14n = 56 n = 4.
Alcool - butanol C4H7OH.
Răspuns: C4H7OH. Exemplul 11.
Se determină formula esterului, la hidroliza a 2,64 g din care se eliberează 1,38 g alcool și 1,8 g acid carboxilic monobazic.
Rezolvarea exemplului 11. Formula generală a unui ester constând dintr-un alcool și un acid cu numere diferite
Conform legii conservării masei substanțelor, suma maselor substanțelor inițiale și suma maselor produselor de reacție sunt egale. Prin urmare, din datele problemei puteți găsi masa de apă:
m H2O = (masa acidului) + (masa alcoolului) − (masa eterului) = 1,38 + 1,8 − 2,64 = 0,54 g ν H2O = m / M = 0,54 / 18 = 0,03 mol
În consecință, cantitățile de substanțe acide și alcoolice sunt, de asemenea, egale cu moli. Puteți găsi masele lor molare:
M acid = m / ν = 1,8 / 0,03 = 60 g/mol, M alcool = 1,38 / 0,03 = 46 g/mol.
Obținem două ecuații din care găsim m și n:
M CnH2n+1COOH = 14n + 46 = 60, n = 1 - acid acetic M CmH2m+1OH = 14m + 18 = 46, m = 2 - etanol.
Astfel, esterul pe care îl căutăm este esterul etilic al acidului acetic, acetatul de etil.
Răspuns: CH 3 COOC 2 H 5.
Exemplul 12. Determinați formula unui aminoacid dacă, atunci când este expus la 8,9 g din acesta cu hidroxid de sodiu în exces, se pot obține 11,1 g de sare de sodiu a acestui acid.
Soluție la exemplul 12.
Formula generală a unui aminoacid (presupunând că nu conține alte grupări funcționale, cu excepția unei grupe amino și a unei grupe carboxil): NH2 –CH(R)–COOH. Ai putea să-l notezi în moduri diferite, dar pentru comoditatea scrierii ecuației de reacție, este mai bine să distingem grupele funcționale separat în formula aminoacizilor.
Puteți crea o ecuație pentru reacția acestui aminoacid cu hidroxidul de sodiu: NH 2 –CH(R)–COOH + NaOH → NH 2 –CH(R)–COONa + H 2 O Cantitățile de aminoacid și de sodiu ale acestuia sarea sunt egale. Cu toate acestea, nu putem găsi masa niciunei substanțe din ecuația reacției. Prin urmare, în astfel de probleme este necesar să se exprime cantitățile de substanțe ale unui aminoacid și ale sării sale prin mase molare și să le echivaleze:
M(aminoacizi NH 2 –CH(R)–COOH) = 74 + М R M(săruri NH 2 –CH(R)–COONa) = 96 + М R ν aminoacizi = 8,9 / (74 + М R), ν sare = 11,1 / (96 + M R) 8,9 / (74 + M R) = 11,1 / (96 + M R) M R = 15
Este ușor de observat că R = CH 3. Acest lucru se poate face matematic dacă presupunem că R - C n H 2n+1. 14n + 1 = 15, n = 1. Aceasta este alanina - acid aminopropanoic.
Răspuns: NH 2 –CH(CH 3)–COOH.
Probleme pentru rezolvare independentă.
Partea 1. Determinarea formulei unei substanțe prin compoziție.
1–1. Densitatea hidrocarburilor în condiții normale este de 1,964 g/l. Fracția de masă a carbonului din el este de 81,82%. Deduceți formula moleculară a acestei hidrocarburi.
1–2. Fracția de masă a carbonului din diamină este de 48,65%, fracția de masă a azotului este de 37,84%. Deduceți formula moleculară a diaminei.
1–3. Densitatea relativă de vapori a acidului carboxilic dibazic saturat în aer este 4,07. Deduceți formula moleculară a unui acid carboxilic.
1–4. 2 litri de alcadienă la nr. are o masă de 4,82 g. Deduceți formula moleculară a alcadienei.
1–5. (Examenul de stat unificat 2011) Stabiliți formula unui acid carboxilic monobazic saturat, a cărui sare de calciu conține 30,77% calciu.
Partea 2. Determinarea formulei unei substanțe pe bază de produse de ardere.
2–1. Densitatea relativă de vapori a unui compus organic pentru dioxidul de sulf este 2. Când se ard 19,2 g din această substanță, se formează 52,8 g dioxid de carbon (NC) și 21,6 g apă. Deduceți formula moleculară a unui compus organic.
2–2. La arderea materiei organice cu 1,78 g în exces de oxigen s-au obţinut 0,28 g azot, 1,344 l (n.s.) CO 2 şi 1,26 g apă. Determinați formula moleculară a substanței, știind că proba indicată a substanței conține 1.204 10 22 molecule.
2–3. Dioxidul de carbon obţinut prin arderea a 3,4 g de hidrocarbură a fost trecut printr-un exces de soluţie de hidroxid de calciu pentru a obţine 25 g de sediment. Deduceți cea mai simplă formulă pentru o hidrocarbură.
2–4. În timpul arderii materiei organice care conține C, H și clor, s-au eliberat 6,72 litri (n.s.) de dioxid de carbon, 5,4 g apă și 3,65 g acid clorhidric. Determinați formula moleculară a substanței arse.
2–5. (Examenul de stat unificat 2011) Când amina a ars, s-au eliberat 0,448 l (n.s.) dioxid de carbon, 0,495 g apă și 0,056 l azot. Determinați formula moleculară a acestei amine.
Partea 3. Determinarea formulei unei substanțe pe baza proprietăților sale chimice.
3–1. Determinați formula unei alchene dacă se știe că 5,6 g din aceasta, atunci când sunt adăugate cu apă, formează 7,4 g de alcool.
3–2. Pentru a oxida 2,9 g de aldehidă saturată la acid, au fost necesare 9,8 g de hidroxid de cupru (II). Determinați formula aldehidei.
3–3. Un monoaminoacid monobazic care cântărește 3 g cu un exces de bromură de hidrogen formează 6,24 g de sare. Determinați formula aminoacizilor.
3–4. Când un alcool diatomic saturat de 2,7 g a interacționat cu excesul de potasiu, s-au eliberat 0,672 litri de hidrogen. Determinați formula alcoolului.
3–5. (Examenul de stat unificat 2011) Oxidarea alcoolului monohidroxilic saturat cu oxid de cupru (II) a dat 9,73 g de aldehidă, 8,65 g de cupru și apă. Determinați formula moleculară a acestui alcool.
Răspunsuri și comentarii la probleme pentru rezolvare independentă.
1–1. C3H8
1–2. C3H6 (NH2)2
1–3. C2H4(COOH)2
1–5. (HCOO) 2 Ca - formiat de calciu, sare de acid formic
2–1. C8H16O
2–2. C3H7 NR
2–3. C 5 H 8 (găsim masa hidrogenului scăzând masa carbonului din masa hidrocarburii)
2–4. C 3 H 7 Cl (nu uitați că atomii de hidrogen sunt conținuți nu numai în apă, ci și în HCI)
2–5. C4H11N
3–1. C4H8
3–2. C3H6O
3–3. C2H5NO2
3–4. C4H8(OH)2
Regiunile
Instituție de învățământ bugetară de stat
Mr (CxHy) = DN2 28, unde DN2 este densitatea relativă a azotului
Mr (CхHy) = DO2 32, unde DO2 este densitatea relativă a oxigenului
Mr (CxHy) = r 22,4, unde r este densitatea absolută (g/ml)
EXEMPLUL 1 Un alcan are o densitate a vaporilor de oxigen de 2,25. Determinați greutatea moleculară relativă a acestuia.
Calculați greutatea moleculară relativă Mr(CхHy) din densitatea relativă: Mr (CхHy) = DO2·32,
Mr (CxHy) = 2,25 32 = 72
Rezolvarea problemelor de calcul pentru a deriva formula moleculară a unei substanțe din fracțiunile de masă ale elementelor
Sarcina 1. Găsiți formula moleculară a unei substanțe care conține 81,8% carbon și 18,2% hidrogen. Densitatea relativă a substanței în raport cu azotul este 1,57.
1. Notează starea problemei.
https://pandia.ru/text/78/558/images/image002_199.jpg" width="220" height="54 src=">
3. Aflați indicii x și y în raport cu:
https://pandia.ru/text/78/558/images/image005_123.jpg" width="282" height="70 src=">
2. Aflați fracția de masă a hidrogenului:
https://pandia.ru/text/78/558/images/image007_103.jpg" width="303" height="41 src=">
prin urmare, cea mai simplă formulă este C2H5.
4. Găsiți formula adevărată. Deoarece formula generală a alcanilor este CnH2n+2, formula adevărată este C4H10.
Sarcini pentru munca independentă
Rezolva probleme
1. materie organică conține 84,21% carbon și 15,79% hidrogen. Densitatea vaporilor substanței în aer este de 3,93. Determinați formula substanței.
2. Aflați formula moleculară a unei hidrocarburi saturate, fracția de masă a carbonului în care este de 83,3%. Densitatea relativă de vapori a substanței – 2,59
3. Un alcan are o densitate a vaporilor de aer de 4,414. Determinați formula alcanului.
LITERATURĂ:
1. Gabrielyan. 10, 11 clase - M., Butarda. 2008.
2., Feldman -8, 9. M.: Educaţie, 1990;
3. Chimie Glinka. L.: Chimie, 1988;
4. Chimie Macarena. M.: Şcoala superioară, 1989;
5. Probleme și exerciții Romantsev de chimie generală. M.: Liceu, 1991.
Teoria pentru sarcina 35 de la examenul de stat unificat în chimie
Găsirea formulei moleculare a unei substanțe
Găsirea formulei chimice a unei substanțe din fracțiunile de masă ale elementelor
Fracția de masă a unui element este raportul dintre masa acestuia și masa totala substanțele pe care le conține:
$W=(m(elemente))/(m(elemente))$
Fracția de masă a unui element ($W$) este exprimată în fracții de unitate sau ca procent.
Problema 1. Compoziția elementară a substanței este următoarea: fracția de masă a fierului este $72,41%$, fracția de masă a oxigenului este $27,59%$. Deduceți formula chimică.
Dat:
$W(Fe)=72,41%=0,7241$
$W(O)=27,59%=0,2759$
Soluţie:
1. Pentru calcule se alege masa oxidului $m$(oxid)$=100$ g Apoi masele fierului si oxigenului vor fi urmatoarele:
$m(Fe)=m_(oxid)·W(Fe); m(Fe)=100·0,7241=72,41$ g.
$m(O)=m_(oxid)·W(O); m(O)=100.0,2759=27,59$ g.
2. Cantitățile de substanțe de fier și oxigen sunt egale, respectiv:
$ν(Fe)=(m(Fe))/(M(Fe));ν(Fe)=(72,41)/(56)=1,29.$
$ν(O)=(m(O))/(M(O));ν(O)=(27,59)/(16)=1,72.$
3. Aflați raportul dintre cantitatea de substanțe de fier și oxigen:
$ν(Fe) : ν(O)=1,29: 1,72.$
Luăm numărul mai mic ca $1 (1,29=1)$ și găsim:
$Fe: O=1: 1,33$.
4. Deoarece formula trebuie să conțină un număr întreg de atomi, reducem acest raport la numere întregi:
$Fe: O=1: 1,33=2: 2,66=3·3,99=3: 4$.
5. Înlocuiți numerele găsite și obțineți formula oxidului:
$Fe: O=3: 4$, adică formula substanței este $Fe_3O_4$.
Răspuns: $Fe_3O_4$.
Găsirea formulei chimice a unei substanțe din fracțiile de masă ale elementelor, dacă este indicată densitatea sau densitatea relativă a unei substanțe date în stare gazoasă
Problema 2. Fracția de masă a carbonului dintr-o hidrocarbură este $80%$. Densitatea relativă a hidrocarburii în raport cu hidrogenul este de $15$.
Dat:
Soluţie:
1. Să notăm formula substanței ca $C_(x)H_(y)$.
2. Aflați numărul de moli de atomi de carbon și hidrogen în $100$ g din acest compus:
$x=n(C); y=ν(H).$
$ν(C)=(m(C))/(M(C))=(80)/(12)=6,6;ν(H)=(m(H))/(M(H))=( 20)/(1)=20.$
1 cale.
3. Relația dintre atomi:
$x: y=6,6: 20=1: 3$ sau $2: 6$.
Cea mai simplă formulă a substanței este $CH_3$.
4. Determinați greutatea moleculară a unei hidrocarburi prin densitatea relativă a vaporilor ei.
$M_r$(substanțe)$=2D(H_2)=32D(O_2)=29D$(aer).
$M_x=2D(H_2)=2·15=30$ g/mol.
5. Calculați greutatea moleculară relativă a hidrocarburii folosind cea mai simplă formulă:
$M_r(CH_3)=A_r(C)+3A_r(H)=12+3=15$.
6. Valorile lui $M_x$ și $M_r$ nu coincid, $M_r=(1)/(2)M_x$, prin urmare, formula hidrocarburilor este $C_2H_6$.
Să verificăm: $M_r(C_2H_6)=2A_r(C)+6A_r(H)=2·12+6·1=30$.
Răspuns: Formula moleculară a hidrocarburii $C_2H_6$ este etanul.
Metoda 2.
3. Relația dintre atomi:
$(x)/(y)=(6,6)/(20);(x)/(y)=(1)/(3,03);y=3,03x.$
5. Masa molară poate fi reprezentată ca:
$M_r(C_xH_y)=A_r(C)_x+A_r(H)_y; M_r(C_xH_y)=12x+y$ sau $30=12x+1y$.
6. Rezolvăm un sistem de două ecuații cu două necunoscute:
$\(\table\ y=3,03x; \12x+y=30;$ $12x+3,03x=30;x=2;y=6,$
Răspuns: formula $C_2H_6$ este etan.
Găsirea formulei chimice a unei substanțe pe baza datelor despre substanța inițială și despre produsele sale de ardere (folosind ecuația unei reacții chimice)
Problema 3. Aflați formula moleculară a unei hidrocarburi cu o densitate de $1,97$ g/l, dacă arderea a $4.4$ g a acesteia în oxigen produce $6.72$ l de monoxid de carbon (IV) (n.s.) și $7.2$ g de apă .
Dat:
$m(C_xH_y)=4,4$ g
$ρ(C_xH_y)=1,97$ g/l
$V(CO_2)=6,72$ l
$m(H_2O)=7,2$ g
Soluţie:
1. Să scriem o diagramă a ecuației de ardere a hidrocarburilor
$(C_xH_y)↖(4,4g)+O_2→(CO_2)↖(6,72l)+(H_2O)↖(7,2g)$
2. Calculați masa molară $C_xH_y·M=ρ·V_m$,
$M=1,97$ g/l$·22,4$ l/mol$=44$ g/mol.
Greutatea moleculară relativă $M_r=44$.
3. Determinați cantitatea de substanță:
$ν(C_xH_y)=(m)/(M)$ sau $ν(C_xH_y)=(4,4)/(44)=0,1$ mol.
4. Utilizând valoarea volumului molar, găsim:
$ν(CO_2)=(m)/(M)$ sau $ν(H_2O)=(7,2)/(18)=0,4$ mol.
6. Prin urmare: $ν(C_xH_y) : ν(CO_2) : νH_2O=0.1$ mol $: 0.3$ mol $: 0.4$ mol sau $1: 3: 4$, care ar trebui să corespundă coeficienților din ecuație și vă permite pentru a determina numărul de atomi de carbon și hidrogen:
$C_xH_y+O_2→3CO+4H_2O$.
Forma finală a ecuației este:
$C_3H_8+5O_2→3CO_2+4H_2O$.
Răspuns: formula hidrocarburilor $C_3H_8$ - propan.
Probleme la derivarea formulelor chimice.
4.1. Găsirea celui mai simplu formula chimica substanțe prin fracțiuni de masă ale elementelor.
Sarcina nr. 1
Deduceți cea mai simplă formulă a unui compus care conține (fracții de masă, %) sodiu - 42,1, fosfor - 18,9, oxigen - 39,0.
Dat: Soluție:
Ar(NaO) = 2 Să notăm numărul de atomi de sodiu, fosfor,
Ar(P) = 18,9 oxigen în cea mai simplă formulă, respectiv
Ar(O) = 39,0 prin x, y, z.
w(Na) = 42,1% Apoi formula va arăta astfel: NaxPyOz
w(P) = 18,9% Pe baza legii constanței compoziției, putem scrie
w(O) = 39,0% 23x: 31y: 16z = 42,1: 18,9: 39,0
găsiți cel mai simplu de aici x: y: z = 42,1 / 23: 18,9 / 31: 39,0 / 16 sau
formula substanței x: y: z = 1,83: 0,61: 2,24
Numerele rezultate 1,83: 0,61: 2,24 exprimă relația cantitativă dintre atomii elementelor. Dar relația dintre atomi poate fi întreagă. Prin urmare, luăm cel mai mic dintre numerele rezultate (0,61) ca unul și împărțim toate celelalte la el:
x: y: z = 1,83 / 0,61: 0,61 / 0,61: 2,44 / 0,16
x:y:z=3:1:4
cea mai simplă formulă a substanței Na3PO4
Răspuns: Na3PO4
Sarcina nr. 2
Compusul conține hidrogen (fracție de masă - 6,33%), carbon (fracție de masă - 15,19%), oxigen (fracție de masă - 60,76%) și încă un element, al cărui număr de atomi în moleculă este egal cu numărul de carbon atomi. Determinați ce fel de compus este și cărei clase îi aparține.
Dat: Soluție:
w(H) = 6,33% 1. Să notăm elementul necunoscut cu litera X,
w(C) = 15,19% și scrieți formula substanței HaCbOcXd
w(O) = 60,76% Fracția de masă a elementului necunoscut va fi egală cu
deduceți formula w(X) = 100 – (6,33 + 15,19 + 60,76)% = 17,72%
substanța 2. Aflați raportul dintre numărul de atomi ai elementelor:
a: b: c = 6,33 / 1: 15,19 / 12: 60,76 / 16 = 6,33: 1,27: 3,8
Luăm numărul mai mic (1,27) drept unu și găsim următorul raport: a: b: c
3. Găsiți elementul necunoscut. În funcție de condițiile problemei, numărul de atomi ai elementului X este egal cu numărul de atomi de carbon, ceea ce înseamnă:
17,72 / Ar(X) = 15,19 / 12, de unde Ar(X) = 14
Elementul necunoscut este azotul.
Cea mai simplă formulă a unei substanțe se scrie după cum urmează:
NH6CO3 sau NH5HCO3 – bicarbonat de amoniu (sare acidă).
Răspuns: cea mai simplă formulă a substanței este NH5HCO3
(bicarbonat de amoniu, sare acidă)
Sarcina nr. 3
Substanța conține 75% carbon și 25% hidrogen. Determinați cea mai simplă formulă a substanței.
Dat: Soluție:
w(C) = 75% n(C) = w(C) / M(C) = 75 / 12 = 6,25 (mol);
w(H) = 25% n(H) = w(H) / M(H) = 25 / 1 = 25 (mol);
Cel mai simplu Pentru a obține indici întregi, împărțiți
formula - ? la cel mai mic număr – 6,25:
n(C): n(H) = 6,25 / 6,25: 25 / 6,25 = 1: 4
Prin urmare, atomul de carbon are un indice de 1, iar atomul de hidrogen are un indice de 4. Cea mai simplă formulă este CH5
Sarcina nr. 4
Compusul chimic conține 34,6% sodiu, 23,3% fosfor și 42,1% oxigen. Determinați cea mai simplă formulă a substanței.
Dat: Soluție:
w(Na) = 34,6% n(Na) = w(Na) / M(Na) = 36,4 / 23 = 1,5 (mol);
w(P) = 23,3% n(P) = w(P) / M(P) = 23,3 / 31 = 0,75 (mol);
w(O) = 42,1% n(O) = w(O) / M(O) = 42,1 / 16 = 7,63 (mol);
Cel mai simplu raport al cantităților de substanțe:
formula - ? n(Na) : n(P) : n(O) = 1,5: 0,75: 2,63
Împărțiți la cel mai mic – 0,75:
n(Na): n(P): n(O) = 2: 1: 3,5
n(Na): n(P): n(O) = 4:2:7
Prin urmare, cea mai simplă formulă este Na4P2O7.
Răspuns: Na4P2O7
Problema #5
Substanța conține 17,56% sodiu, 39,69% crom și 42,75% oxigen. Determinați cea mai simplă formulă a substanței.
Dat: Soluție:
w(Na) = 17,56% n(Na) = w(Na) / M(Na) = 17,56 / 23 = 0,76 (mol);
w(Cr) = 39,69% n(Cr) = w(Cr) / M(Cr) = 39,69 / 52 = 0,76 (mol);
w(O) = 42,75% n(O) = w(O) / M(O) = 42,75 / 16 = 2,67 (mol);
cel mai simplu Raportul cantităților de substanțe:
formula - ? n(Na) : n(Cr) : n(O) = 0,76: 0,76: 2,67
Împărțiți la cel mai mic – 0,76:
n(Na): n(Cr): n(O) = 1:1: 3,5
Deoarece coeficienții din formule sunt de obicei întregi, înmulțiți cu 2 (luați numere duble în raport cu indici):
n(Na) : n(Cr) : n(O) = 2: 2: 7
Prin urmare, cea mai simplă formulă este Na2Cr2O7
Răspuns: Na2Cr2O7
Problema #6
Substanța conține 53,8% Al și 46,2% O. Determinați cea mai simplă formulă a substanței. (Răspuns: Al2O3)
Problema nr. 7
Substanța conține 1% H, 35% Cl și 64% O. Determinați cea mai simplă formulă a substanței. (Răspuns: HClO4)
Problema nr. 8
Substanța conține 43,4% Na, 11,3% C și 45,3% O. Determinați cea mai simplă formulă a substanței. (Răspuns: Na2CO3)
Problema nr. 9
Substanța conține 36,8% Fe, 21,1% S și 42,1% O. Determinați cea mai simplă formulă a substanței.
(Răspuns: FeSO4)
Problema nr. 10
Substanța conține 5,88% hidrogen și 94,12% sulf. Determinați cea mai simplă formulă a substanței. (Răspuns: H3S)
4.2. Găsirea formulei moleculare a unei substanțe gazoase din fracțiunile de masă ale elementelor și densitatea ei relativă dintr-un alt gaz
Sarcina nr. 1
Dat: Soluție:
Deduceți formula moleculară a hidrocarburilor după următoarele date: fracția de masă a carbonului – 65,7%, densitatea relativă în aer Dair = 1,45.
w(C) = 65,7% 1. Aflați fracția de masă a hidrogenului într-un anumit
Dair = 1,45 substanță CxHy;
Ar(C) = 12 w(H) = 100% - 85,7% = 14,3% (0,143)
Ar(H) = 1 2. Determinați moleculara relativă
Deduceți greutatea moleculară a unei hidrocarburi, cunoscând ruda acesteia
formula.
densitatea aerului;
Mr(CxHy) = 29 * Dair = 29 * 1,45 = 42
3. Calculați numărul de atomi (x) din moleculă. Pentru a face acest lucru, notăm o expresie pentru găsirea fracției de masă a carbonului dintr-o substanță:
w(C) = x*Ar(C) / Mr(CxHy) , de aici obținem expresia pentru x:
x = w(C) * Mr(CxHy) / Ar(C); x = 0,857 * 42 / 12 = 3 (atomi de C).
4. În mod similar, găsim numărul de atomi de hidrogen (y):
y = w(H) * Mr(CxHy) / Ar(H); y = 0,143 * 42 / 1 = 6 (atomi de H).
Răspuns: formula moleculară a substanței este C3H6
Dat: Soluție:
Sarcina nr. 2
Substanța conține 85,71% C și 14,29% H. Densitatea relativă de vapori a substanței în raport cu hidrogenul este 14. Determinați formula moleculară a substanței.
w(C) = 85,71% 1. Să găsim cea mai simplă formulă a substanței.
w(H) = 14,29% n(C) = w(C) / M(C) = 85,71 / 12 = 6,25 (mol);
DH3 = 14 n(H) = w(H) / M(H) = 14,29 / 1 = 14,29 (mol);
Molecular n(C): n(H) = 7,14: 14,29 = 1: 2
formula - ? Cea mai simplă formulă este CH3.
DH3 = M/M(H3);
M = DH3 - M(H3) = 14*2 = 28 (g/mol)
2. găsiți masa molară a celei mai simple formule:
M(simplu) = M(CH3) = M(C) + 2M(H) = 12 + 2*1 = 12 + 2 = 14 (g/mol)
3. Aflați numărul de repetări ale celei mai simple formule a unei substanțe dintr-o moleculă:
M = x * M(simplu) = x * M(CH3)
28 = x * 14, x = 2
Formula adevărată este (CH3)2 sau C2H5
Dat: Soluție:
Răspuns: C2H5
w(O) = 69,6% n(N) = w(N) / M(N) = 30,4 / 14 = 2,17 (mol);
DN2 = 3,285 n(O) = w(O) / M(O) = 69,6 / 16 = 4,35 (mol);
Molecular n(N): n(O) = 2,17: 4,35 = 1: 2
formula - ? Cea mai simplă formulă a NO2
DN2 = M/M(N2);
M = DN2 * M(N2) = 3,285 * 28 = 91,98 (g/mol)
2. Să găsim masa molară a celei mai simple formule:
M(simplu) = M(NO2) = M(N) + 2M(O) = 14 + 2*16 = 46 (g/mol)
3. Aflați numărul de repetări ale celei mai simple formule a unei substanțe dintr-o moleculă.
M = x * M(simplu) = x * M(NO2)
91,98 = x * 46; x = 2
Formula adevărată este (NO2)2 sau N2O4
Răspuns: N2O4
4.2. Găsirea formulei moleculare a unei substanțe gazoase din fracțiunile de masă ale elementelor și densitatea ei relativă dintr-un alt gaz
4.3. Stabilirea formulei moleculare a unei substante gazoase pe baza produselor de ardere
Dat: Soluție:
Când a fost arsă o substanță cu o greutate de 2,3 g, s-a format monoxid de carbon (IV) cu o greutate de 4,4 g și apă cu o greutate de 2,7 g. Densitatea relativă de vapori a acestei substanțe în aer este Dv = 1,59. Din ce elemente este compus acest compus? Care este formula sa moleculară?
m(substanță) = 2,3g Este necesar să se țină cont de compoziția produselor de ardere -
m(CO2) = 4,4 g monoxid de carbon (IV) și apă. În ele, carbonul și m(H3O) = 2,7 g hidrogen au putut trece doar din ars
Dв = 1,59 conexiuni. Oxigenul ar putea intra fie din asta
Compușii moleculari și din aer. Initial formula este ?
este necesar să se determine masa de carbon din oxid
Carbon (IV) și hidrogen în apă.
1. Determinați masa carbonului. M(CO2) = 44 g/mol. M(CO2) = 44g.
În monoxidul de carbon (IV) cu o greutate de 44 g, există 12 g de carbon. În timpul arderii s-a format CO2 cu o greutate de 4,4 g, ceea ce corespunde la 0,1 mol. Prin urmare, masa carbonului este de 1,2 g.
2. Masa hidrogenului se calculează în același mod. Masa apei este de 18 g, iar hidrogenul este de 2 g. 2,7 g de apă conțin:
2 g * 2,7 g/18 g = 0,3 (H).
3. Suma maselor de carbon și hidrogen este (1,2 + 0,3) = 1,5 g. Prin urmare, dacă un compus a ars 2,3 g, atunci diferența 2,3 g – 1,5 g = 0,8 g arată masa oxigenului.
4. Formula compusă: CxHyOz.
Raportul dintre numărul de atomi ai elementelor:
x: y: z = 1,2 / 12: 0,3 / 1: 0,8 / 16 sau x: y: z = 0,1: 0,3: 0,05
Luând cel mai mic număr drept unu, aflăm că:
x:y:z=0.1/0.05:0.3/0.05:0.05/0.05=2:6:1
Astfel, cea mai simplă formulă a compusului ar trebui să fie C2H6O cu o greutate moleculară relativă de 46. Greutatea moleculară relativă adevărată este determinată știind că densitatea relativă a compusului în aer este Dv = 1,59, apoi Mr = 1,59 * 29 = 46,1 .
y = w(H) * Mr(CxHy) / Ar(H); y = 0,143 * 42 / 1 = 6 (atomi de H).
Când s-au ars 112 ml de gaz, s-au obținut 448 ml dioxid de carbon și 0,45 ml apă. Densitatea relativă a gazului pentru hidrogen este 29 (n.s.). Aflați masa moleculară a gazului.
Dat: Soluție:
V(gaz) = 112ml = 0,112l 1. Determinați relativul
V(CO2) = 448ml = 0,448l greutate moleculară a gazului:
m(H3O) = 0,45 g Mr(gaz) = 2DH3 * Mr(gaz) = 2*29 = 58
DH3 (gaz) = 29 2. Aflați masa a 112 ml (0,112 l) de gaz:
Mr(H3O) = 18 58 g gaz la nr. ocupă un volum de 0,112 l;
Vm = 22,4 l/mol xg gaz la nr. ocupă un volum de 0,112 l;
Găsiți moleculara Compuneți proporția:
formula gazelor. 58g: xg = 22,4l: 0,112l;
x = 58g*0,112l / 22,4l = 0,29g (gaz),
sau folosind formula m = v*M = V / Vm * M, găsim
m = 0,112 l / 22,4 l/mol * 58 g/mol = 0,29 g.
3. Scădeți masele de carbon și hidrogen conținute în substanță:
0,448l CO2 conține xg carbon C;
22,4l: 0,448l = 12g: xg;
x = 0,448*12g / 22,4l = 0,24g (C)
18 g de H2O conțin 2 g de hidrogen (H);
0,45 g de H2O conțin yg de hidrogen;
y = 0,45g*2g/18g = 0,05g (N).
4. Să stabilim dacă elementul oxigen este inclus în compoziția acestui gaz. Suma maselor de carbon și hidrogen din gazul ars este:
m(C) + m(H) = 0,24 g + 0,05 g = 0,29 g
Aceasta înseamnă că gazul este format doar din carbon și hidrogen, CxHy.
5. Aflați raportul dintre numărul de atomi de elemente din substanța arsă:
x: y = m(C) / Ar(C) : m(H) / Ar(H) = 0,24 / 12: 0,05 / 1
x:y=0,02:0,05=2:5
Cea mai simplă formulă a substanței este C2H6 (Mr = 29).
6. Aflați de câte ori masa moleculară reală a unei substanțe este mai mare decât cea calculată folosind formula sa cea mai simplă:
Mr(CxHy) / Mr(C2H6) = 58 / 29 = 2
Aceasta înseamnă că creștem de 2 ori numărul de atomi din cea mai simplă formulă:
(C2H6)2 = C4H20 – butan.
Răspuns: C4H20
28 = x * 14, x = 2
Arderea a 1,45 g de materie organică a produs 2,2 g de monoxid de carbon (IV) și 0,9 g de apă. Densitatea de vapori a acestei substanțe pentru hidrogen este 45. Determinați formula moleculară a substanței.
Dat: Soluție:
m(in-va) = 1,45g Întocmim o diagramă și determinăm masa carbonului
m(CO2) = 2,2 g conținut în substanță:
m(H3O) = 0,9 g C CO2
DH3 = 45 44g CO2 contine 12g C;
Mr(CO2) = 44 2,2g CO2 conţine mg C;
Mr(H3O) = 18 m(C) = 2,2g*12g / 44g = 0,6g
Mr(H3) = 2 2. Formarea apei în produșii de ardere ai unei substanțe
Găsirea molarului indică prezența atomilor de hidrogen în el:
formula.
2H H2O m(H) = 2g*0,9g / 18g = 0,1g
3. Să stabilim dacă substanța conține oxigen:
m(O) = m(in-va) – ,
m(O) = 1,45 g – (0,6 g + 0,1 g) = 0,75 g
4. Imaginează-ți formula substanței ca CxHyOz
x: y: z = m(C) / Ar(C) : m(H) / Ar(H) : m(O) / Ar(O),
x: y: z = 0,6 / 12: 0,1 / 1: 0,75 / 16 = 0,05: 0,1: 0,05
Cea mai simplă formulă a substanței CH3O
5. Găsiți masele moleculare relative ale celei mai simple formule și substanței dorite și comparați-le:
Mr(CH3O) = 30; Mr(CxHyOz) = 2 * DH3 = 2 * 45 = 90
Mr(CxHyOz) / Mr(CH3O) = 90 / 30 = 3
Aceasta înseamnă că numărul de atomi ai fiecărui element din cea mai simplă formulă trebuie mărit de 3 ori:
(СH3O)3 = C3H6O3 este formula adevărată.
Răspuns: C3H6O3
Sarcina nr. 4
Când s-au ars 1,96 g de substanță, s-au format 1,743 g CO2 și 0,712 g H2O. Când 0,06 g din această substanță au fost tratate cu acid azotic și azotat de argint, s-au format 0,173 g de AgCI. Masa molară a substanței este de 99 g/mol. Determinați formula sa moleculară.
(Răspuns: C2H5Cl2)
Problema #5
La arderea completă a 1,5 g de substanță, se obțin 4,4 g de monoxid de carbon (IV) și 2,7 g de apă. Greutate de 1 litru (n.s.) din această substanță în stare gazoasă egal cu 1,34 g. Determinați formula moleculară a substanței.
(Răspuns: C2H6)
Subiectul nr. 5. Reacții redox
Reacțiile de oxidare-reducere (ORR) sunt reacții în timpul cărora are loc o modificare a stărilor de oxidare (s.o.) ale elementelor care formează substanțele care reacţionează.
Un agent oxidant este o substanță (un element din compoziția acestei substanțe) care acceptă electroni. El însuși este restaurat.
Un agent reducător este o substanță (un element din compoziția acestei substanțe) care donează electroni.
Trebuie amintit că ORR include toate reacțiile de substituție (pentru substanțe anorganice), precum și acele reacții de combinare și descompunere în care este implicată cel puțin o substanță simplă. Ghidul pentru clasificarea unei anumite reacții ca ORR este prezența formulei unei substanțe simple în diagrama sau ecuația unei reacții chimice.
Agenți oxidanți tipici
|
Grupa de agenți oxidanți |
Elemente chimice |
Exemple de substanțe |
|
|
Curentul electric la anod |
|||
|
Halogeni în stări de oxidare pozitivă superioară |
CI+7, Br+7, I+7 |
HCIO4, HBr04, HI04 |
|
|
Halogeni în stări de oxidare pozitive intermediare |
Cl+1, Cl+3, Cl+5, Br+5, I+5… |
KCl03, HCIO, NaBr03 |
|
|
Calcogeni și alte nemetale în stări pozitive de oxidare |
H3S04, S02, HNO3 |
||
|
nemetale - substanțe simple(stare de oxidare zero). |
|
