I. Derivarea formulelor de substanțe prin fracțiuni de masă ale elementelor.
1. Scrieți formula substanței, indicând indicii cu X,da,z.
2. Dacă fracția de masă a unuia dintre elemente este necunoscută, atunci se găsește prin scăderea fracțiilor de masă cunoscute de la 100%.
3. Găsiți raportul indicilor, pentru aceasta, fracția de masă a fiecărui element (de preferință în%) împărțită la masa sa atomică (rotunjită la miimi)
x: y: z = ω 1 / Ar 1 : ω 2 / Ar 2 : ω 3 / Ar 3
4. Reduceți numerele rezultate la numere întregi. Pentru a face acest lucru, împărțiți-le la cel mai mic dintre numerele obținute. Dacă este necesar (dacă din nou obțineți un număr fracționat), înmulțiți până la un număr întreg cu 2, 3, 4….
5. Cea mai simplă formulă se va dovedi. Pentru majoritatea substanțelor anorganice, coincide cu adevăratul, pentru organice, dimpotrivă, nu coincide.
Problema numărul 1.
ω (N) = 36,84% Soluţie:
1. Să scriem formula: N X O y
M. F. =? 2. Să găsim fracția de masă a oxigenului:
ω (О) = 100% - 36,84% = 61,16%
3. Să găsim raportul indicilor:
x: y = 36,84 / 14: 61,16 / 16 = 2,631: 3,948 =
2,631 / 2,631: 3,948 / 2,631 = 1: 1,5 =
1 ∙ 2: 1,5 ∙ 2 = 2: 3 Þ N 2 O 3
Răspuns: N 2 O 3 .
II... Derivarea formulelor de substanțe prin fracțiuni de masă ale elementelor și date pentru găsirea adevăratei mase molare(densitatea, masa și volumul de gaz sau densitatea relativă).
1. Găsiți adevărata masă molară:
Dacă densitatea este cunoscută:
r = m / V = M / V mÞ M = r ∙ V m= r g / l ∙ 22,4 l / mol
Dacă masa și volumul gazului sunt cunoscute, masa molară poate fi găsită în două moduri:
Prin densitatea r = m / V, M = r ∙ Vm;
Prin cantitatea de substanță: n = V / Vm, M = m / n.
Dacă densitatea relativă a primului gaz este cunoscută diferit:
D 21 = M 1 / M 2 Þ M 1 = D 2 ∙ M 2
M = D H2∙ 2 M = D O2 ∙ 32
M = D aer... ∙ 29 M = D N2 ∙ 28 etc.
2. Găsiți cea mai simplă formulă a unei substanțe (a se vedea algoritmul anterior) și masa sa molară.
3. Comparați masa molară adevărată a unei substanțe cu cea mai simplă și creșteți indicii cu numărul necesar de ori.
Problema numărul 1.
Găsiți formula pentru o hidrocarbură care conține 14,29% hidrogen, iar densitatea sa relativă față de azot este 2.
ω (H) = 14,29% Soluție:
D ( N2 ) = 2 1. Să găsim adevărata masă molară C NS H la:
M = D N2 ∙ 28 = 2 ∙ 28 = 56 g / mol.
M. F. =? 2. Să găsim fracția de masă a carbonului:
ω (C) = 100% - 14,29% = 85,71%.
3. Să găsim cea mai simplă formulă a unei substanțe și a masei sale molare:
x: y = 85,7 / 12: 14,29 / 1 = 7,142: 14,29 = 1: 2 Þ CH 2
M (CH 2 ) = 12 + 1 ∙ 2 = 14 g / mol
4. Să comparăm masele molare:
M (C NS H la) / M (CH 2 ) = 56/14 = 4 formula formula adevărată - C 4 H 8 .
Răspuns: C 4 H 8 .
iii. Algoritm pentru rezolvarea problemelor pentru derivarea formulelor
materie organică care conține oxigen.
1. Desemnați formula unei substanțe utilizând indicii X. Y, Z etc., în funcție de numărul de elemente din moleculă. Dacă produsele de ardere sunt CO2 și H2O, atunci substanța poate conține 3 elemente (CxHyOZ). Un caz special: produsul de ardere, pe lângă CO2 și H2O, este azotul (N2) pentru substanțele care conțin azot (Cx Well Oz Nm)
2. Faceți ecuația reacției de ardere fără coeficienți.
3. Găsiți cantitatea de substanță pentru fiecare dintre produsele de ardere.
5. Dacă nu se spune că substanța arsă este o hidrocarbură, calculați masele de carbon și hidrogen din produsele de ardere. Găsiți masa oxigenului din substanță prin diferența dintre masa substanței inițiale și m (C) + m (H). Calculați cantitatea de substanță a atomilor de oxigen.
6. Raportul indicilor x: y: z este egal cu raportul dintre cantitățile de substanțe v (C): v (H): v (O) reduse la raportul numerelor întregi.
7. Dacă este necesar, folosind date suplimentare în enunțul problemei, aduceți formula empirică obținută la cea adevărată.
Zone
Instituție de învățământ bugetar de stat
Mr (CхHy) = DN2 28, unde DN2 este densitatea relativă a azotului
Mr (CхHy) = DО2 32, unde DО2 este densitatea relativă a oxigenului
Mr (CхHy) = 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 sa moleculară relativă.
Calculați greutatea moleculară relativă Mr (CхHy) din densitatea relativă: Mr (CхHy) = DО2 32,
Mr (CхHy) = 2,2532 = 72
Rezolvarea problemelor de calcul pentru derivarea formulei moleculare a unei substanțe prin fracții 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 pentru azot este de 1,57.
1. Notați starea problemei.
https://pandia.ru/text/78/558/images/image002_199.jpg "width =" 220 "height =" 54 src = ">
3. Găsiți indicii x și y în raport cu:
https://pandia.ru/text/78/558/images/image005_123.jpg "width =" 282 "height =" 70 src = ">
2. Găsiți 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 adevărata formulă. Deoarece formula generală a alcanilor este СnH2n + 2, adevărata formulă este С4Н10.
Sarcini de auto-studiu
Rezolvați sarcini
1. Materia organică conține 84,21% carbon și 15,79% hidrogen. Densitatea vaporilor substanței din aer este de 3,93. Determinați formula substanței.
2. Găsiți formula moleculară a hidrocarburii limitative, fracția de masă a carbonului în care este 83,3%. Densitatea relativă a vaporilor substanței - 2,59
3. Alcanul are o densitate a vaporilor în aer de 4,414. Determinați formula alcanului.
LITERATURĂ:
1. Gabrielyan. 10, 11 cl. - M., Bustard. 2008.
2., Feldman -8, 9. M.: Educație, 1990;
3. Chimia Glinka. L.: Chimie, 1988;
4. Chimia Macarena. M.: Școala superioară, 1989;
5. Sarcini și exerciții Romantsev în chimie generală. M.: Școală superioară, 1991.
Elevii se întâlnesc cu sarcini pentru obținerea formulei chimice a unei substanțe în timpul parcurgerii programului de chimie de la clasele 8-11. În plus, acest tip de problemă se găsește destul de des în sarcinile olimpiade, materialele de control și măsurare ale examenului (părțile B și C). Gama de complexitate a acestor sarcini este suficient de largă. Experiența arată că elevii au adesea dificultăți deja în primele etape ale soluției atunci când derivă masa molară a unei substanțe.
În această dezvoltare, sunt propuse probleme pentru găsirea formulei unei substanțe, pe baza diferiților parametri în condiții. În sarcinile prezentate, sunt prezentate diferite moduri de a găsi masa molară a unei substanțe. Problemele sunt concepute astfel încât elevii să poată învăța cele mai bune practici și soluții diferite. Cele mai comune tehnici de decizie sunt clar demonstrate. Pentru studenți, problemele rezolvate sunt oferite pe principiul complexității crescânde și problemele pentru soluții independente.
Derivarea formulei chimice a unei substanțe: |
Numărul sarcinii |
Calculul masei molare a unei substanțe |
Sarcini pentru soluția independentă |
Pe baza fracțiilor de masă (%) a atomilor elementelor |
M, unde n este numărul de atomi |
Determinați formula chimică a compusului cu următoarea compoziție: sodiu - 27,06%; azot - 16,47%; oxigen - 57,47%. Răspuns:NaNO 3 |
|
Pe baza fracțiunilor de masă (%) ale atomilor elementelor și a densității compusului |
M (CxHy) = D (H2) M (H2) |
Densitatea relativă a vaporilor compusului organic care conține oxigen pentru oxigen este de 3, 125. Fracția de masă a carbonului este de 72%, hidrogen - 12%. Derivați formula moleculară pentru acest compus. Răspuns:C 6H 12 O |
|
Prin densitatea unei substanțe în stare gazoasă |
M (in-va) = ρ M (gaz-format in-va) |
Densitatea relativă de oxigen a vaporilor de aldehidă saturați este de 1,8125. Derivați formula moleculară a aldehidei. Răspuns:C 3 H 6 O |
|
Pe baza fracțiilor de masă (%) a atomilor elementelor și a masei compusului |
M se găsește după raport, |
Hidrocarbura conține 81,82% carbon. Greutate 1 l. din această hidrocarbură (n.v.) este de 1.964 g. Găsiți formula moleculară a hidrocarburii. |
|
După masa sau volumul materiei prime și al produselor de ardere |
M (in-va) = Vm ρ |
Densitatea relativă a vaporilor compusului organic care conține oxigen în raport cu heliul este de 25,5. Când s-au ars 15,3 g din această substanță, s-au format 20,16 litri. CO 2 și 18,9 g. H 2 O. Derivați formula moleculară a acestei substanțe. Răspuns:C 6H 14 O |
Un exemplu de rezolvare a problemei pentru aplicarea ecuației Mendeleev - Cliperon
Fracția de masă a oxigenului din aminoacidul monobazic este de 42,67%. Stabiliți formula moleculară a acidului.
Densitatea relativă a hidrocarburii în termeni de hidrogen, având compoziția: w (C) = 85,7%; w (Н) = 14,3%, egal cu 21. Imprimați formula moleculară a hidrocarburii.
Determinați formula moleculară a unui alcan dacă se știe că vaporii acestuia sunt de 2,5 ori mai grei decât argonul.
Fracția de masă a carbonului din compus este de 39,97%, hidrogen 6, 73%, oxigen 53,30%. Greutate 300 ml. (n.o.) din acest compus este de 2,41 g. Derivați formula moleculară a acestei substanțe.
Dat: |
Soluţie: |
Derivați formula compusă |
Subiectul 2 Sarcini pentru derivarea formulelor moleculare ale substanțelor
Subiect: Determinarea formulei moleculare a substanțelor prin fracțiile de masă ale elementelor
Obiective: Cunoașterea conceptului de fracție de masă, densitatea relativă a gazelor.
Pentru a putea găsi fracții de masă, determinați formulele substanțelor prin fracții de masă.
Plan
Densitatea relativă a gazelor
Rezolvarea problemelor
Teme pentru acasă
Fracțiile de masă ale elementelor dintr-o substanță
Fracția de masă a unui element este determinată de raportul dintre masa elementului și valoarea
Greutatea moleculară relativă a substanțeiw = A r NS * eu / M in-va
Fracția de masă a unui element este adesea exprimată ca procent, atunci formula pentru fracția de masă a unui element va arăta astfel:
w % = A r NS * eu / M in-va * 100%
Suma tuturor fracțiilor de masă ale elementelor care formează o substanță dată este egală cu una sau 100%.
W 1 + W 2 + W 3 + W 4 = 1 sau W 1 %+ W 2 %+ W 3 %+ W 4 %=100%
Dacă fracția de masă a unuia dintre elemente nu este cunoscută, aceasta poate fi determinată ca diferența dintre unitate (100%) și suma fracțiilor de masă cunoscute.
W 3 = 1- ( W 1 + W 2 + W 4 ) W 3 %= 100% - ( W 1 %+ W 2 %+ W 4 %)
Algoritm pentru rezolvarea problemelor.
1. Să denotăm numărul de atomi din formula substanței folosind indicii x, y, z etc. după numărul de elemente din moleculă.
2. Dacă condiția nu dă fracția de masă a unuia dintre elemente, o determinăm prin diferența de 100% minus fracțiile de masă ale tuturor celorlalte elemente.
3. Găsiți raportul indicilor x: y: z, care este raportul dintre coeficienți din împărțirea fracției de masă a unui element la masa sa relativă atomică. Aduceți coeficienții de la diviziune la raportul numerelor întregi. Determinați cea mai simplă formulă a unei substanțe.
x: y: z = w 1 % /DAR r 1 : w 2 % / Аr 2 : w 3 % /DAR r 3
4. Dacă greutatea moleculară relativă nu este dată, o găsim prin enunțul problemei. D (H 2 ) = Mg (in-va) / D (N 2 ); Mg (in-va) = D (O 2 ) * Mg (O 2 );
Mg (in-va) = D (aer) * Mg (aer); M = ρ g / l * 22,4 l ...
5. Comparați masa relativă molară a celei mai simple formule a unei substanțe cu adevărul găsit de enunțul problemei. Raportul acestor mase dă numărul cu care indicii din formula cea mai simplă trebuie să fie înmulțiți.
Masa molară a substanței.Este setat în sarcini: __
Raportul dintre numărul de atomi de elemente dintr-o moleculă.
Este dat de: ___
1) gata preparate
1) o indicație a clasei substanței;
2) prin densitate (M = ρ * Vm)
2) prin fracțiile de masă ale elementelor din substanță; ______
3) prin intermediul Dr. 2 (G 1 ) (M (G 1 ) = Dr * M (G 2 ))
3) prin fracțiunile molare ale elementelor din substanță;
4) prin relația m și V m \ M = V \ Vm
4) prin numărul de produse
o reacție în care este implicată substanța dorită, de exemplu
produse de ardere.
O sarcină: Densitatea hidrocarburii pentru oxigen este de 1,75, fracția de masă a hidrogenului din acesta este de 14,3%. Determinați formula moleculară a hidrocarburii.
Dat:Soluţie:
СxHy
2) w (C) = 100% - 14,3% = 85,7% x: y = w (C) / Ar ( C): w (H) / Ar(H)
D (O 2 ) =1,75
x: y = 85,7 / 12: 14,3 / 1 x: y = 7,14: 14,3 x: y = 1: 2
w (H) = 14,3%
3) Cea mai simplă formulă este CH 2 Mr(CH 2 ) =12 +1*2 =14
Găsiți: СxHy -?
4) Mr(CxHy = D (O 2 ) * Mr(O 2 ) =1,75 * 32 = 56
5) 56: 14 = 4 => formula substanței C 4 H 8 este butena
6) Mr(CU 4 H 8 ) = 12 * 4 + 1 * 8 = 56 Problema rezolvată corect.
Răspuns: C 4 H 8 - butenă
Exemplul 2: Compoziția elementară a substanței este după cum urmează: fracția de masă a elementului de fier 0,7241 (sau 72,41%), fracția de masă a oxigenului 0,2759 (sau 27,59%). Derivați formula chimică.
Soluţie:
Găsiți raportul dintre numărul de atomi:
Fe: O → 72,41 / 56: 27,59 / 16 ≈ 1,29: 1,72.
Luăm numărul mai mic ca unul (împărțiți la cel mai mic număr în acest caz, este 1,29) și găsim următorul raport:
Fe: O ≈ 1: 1.33.
Deoarece trebuie să existe un număr întreg de atomi, acest raport este redus la numere întregi:
Fe: O = 3: 3,99 ≈ 3: 4.
Răspuns: formula chimică a acestei substanțe Fe 3 O 4 .
Algoritm pentru rezolvarea problemelor.
1. Să notăm numărul de atomi ai elementelor de tipul solicitat (oral): prin x, y , z
2. Să echivalăm raportul dintre numărul atomilor de elemente și raportul factorilor atomici: x: y: z ... = a% / A 1 : b% / A 2 : s% / A 3 ..., unde un 1 , DAR 2 , DAR 3 - masele atomice ale elementelor.
3. Găsiți cea mai simplă formulă și valoarea greutății moleculare relative.
4. Determinați greutatea moleculară relativă a substanței dorite în funcție de densitate (M = 2DH 2 ; M = 29D aer sau M = ρ g / l * 22,4 l).
5. Să aflăm de câte ori trebuie mărit numărul atomilor cu cea mai simplă formulă pentru a obține o formulă adevărată.
6. Găsiți formula moleculară a substanței.
Exemplul 3:
Găsiți formula alchenei dacă densitatea sa de hidrogen este 21. Construiți-i formula structurală, denumiți-o.
Dat:
M (C n H 2 n ) = D H2 * M (H 2 ) M (C n H 2 n ) =21*2 = 42
D H2 (CU n H 2 n ) = 21
Raportul numărului de atomi de elemente prin indicarea clasei de substanță. Alchenele au formula C n H 2 n
Să exprimăm M alchena în formă generală: M (C n H 2 n ) =12 n + 2 n
A găsin – ?
Ecuația 14n = 42 n = 3
Răspuns: C 3 H 6 - formula structurală propenică:
Scanați soluția și trimiteți-o la adresa de e-mail:bogdanowskaj@ Poștă. ru
În unele probleme, compoziția elementară a substanței dorite nu este evidentă din textul condiției. Cel mai adesea acest lucru se referă la reacțiile de ardere ale substanțelor organice. Incertitudinea în compoziție este de obicei asociată cu posibilitatea oxigenului în materia arsă. În primul pas al rezolvării unor astfel de probleme, este necesar să se dezvăluie compoziția elementară a substanței dorite prin calcul.
Sarcina 2.11.
Ca rezultat al arderii a 1,74 g de compus organic, s-au obținut 5,58 g dintr-un amestec de CO2 și H2O. Cantitățile de CO2 și H2O din acest amestec s-au dovedit a fi egale. Determinați formula moleculară a unui compus organic dacă densitatea relativă a vaporilor săi pentru oxigen este 1,8125.
Dat:
masa compusului organic: m org va = 1,74 g;
masa totală a produselor raionului: m (CO 2) + m (H 2 O) = 5,58 g;
raportul dintre cantitățile de substanțe din produsele raionului: n(CO 2) = n(H20);
densitatea relativă a vaporilor materiei prime pentru oxigen: D (O 2) = 1,8125.
A găsi: formula moleculară a compusului ars.
Soluţie:
Etapa 1. Clasa compusului organic ars nu este specificată, prin urmare, compoziția elementară poate fi evaluată numai după produsele de reacție. Carbonul și hidrogenul au făcut parte în mod unic din substanța arsă, deoarece aceste elemente sunt prezente în produsele de ardere și la reacție a participat doar oxigenul din aer. Mai mult, tot carbonul și tot hidrogenul au trecut complet din substanța inițială în CO2 și H2O. Poate că compoziția compusului dorit a inclus și oxigen.
Situația cu prezența sau absența oxigenului poate fi clarificată în funcție de datele din enunțul problemei. Știm masa compusului organic ars și datele cantitative,
legate de produse. Evident, dacă masa totală de carbon din CO 2 și hidrogen din H 2 O se dovedește a fi egală cu masa materiei organice originale, atunci nu a existat oxigen în compoziția sa. În caz contrar, dacă
m [(C) (în CO 2)] + m [(H) (în H 2 O)]> m org. in-va
oxigenul a făcut parte din substanța originală, iar masa sa este determinată de diferența:
m org. in-va - m (C) (în CO 2) - m (H) (în H 2 O) = m (O) (în afară. in-ve).
Să determinăm masa de carbon și hidrogen din produsele de reacție și să o comparăm cu masa substanței inițiale.
1. Starea conține informații despre masa totală a produselor de reacție și, prin urmare, în primul rând, trebuie să identificăm masele fiecăruia dintre produse separat. Pentru a face acest lucru, să denotăm cantitatea de substanță a dioxidului de carbon format prin valoare dar". Apoi, în funcție de condiție:
n (CO 2) = n (H 2 O) = a mol.
Folosind valoarea „a” așa cum este cunoscută, găsim masa de CO 2 și H 2 O:
m (CO 2) = M (CO 2). n(CO 2) = (44. a) d,
m (H20) = M (H20). n(H20) = (18. A) g.
Rezumăm expresiile obținute și echivalăm cu valoarea masei totale a produselor de reacție din condiție:
(44 . dar) + (18 . dar) = 5,58.
Avem o ecuație matematică cu o necunoscută. Rezolvându-l, găsim valoarea cantității necunoscute: dar = 0,09.
Cu această valoare, am indicat cantitatea de substanță a fiecăruia dintre produse:
n(CO 2) = n(H20) = 0,09 mol.
2. Să găsim masa de carbon din СО2 conform algoritmului:
n (CO 2) ---> n (C) (în CO 2) ---> m (C) (în CO 2)
n (C) (în CO 2) = n (CO 2) = 0,09 mol (conform indicilor din formulă).
m (C) (în CO 2) = n (C) (în CO 2). M (C) = 0,09. 12 = 1,08 g = m (C) (în original original)
3. Să găsim masa hidrogenului din apa formată conform algoritmului:
n (H 2 O) ---> n (H) (în H 2 O) ---> m (H) (în H 2 O)
n (H) (în H20)> n (H20) de 2 ori (după indicii din formulă)
n (H) (în H20) = 2. n (H20) = 2. 0,09 = 0,18 mol
m (H) (în H2O) = n (H) (în H2O). M (H) = 0,18. 1 \ u003d 0,18 g \ u003d m (H) (în original original)
4. Comparați masa totală de carbon și hidrogen cu masa materiei prime:
m (C) (în C02) + m (H) (în H20) = 1,08 + 0,18 = 1,26 g;
m org. in-va = 1,74 g.
m (C) (în C02) + m (H) (în H20)> m org. c.v.-a,
prin urmare, oxigenul face parte din materia primă.
m (O) (in out. in-ve) = m org. in-va - m (C) (în CO 2) - m (H) (în H 2 O) = 1,74 -1,26 = 0,48 g.
5. Deci, substanța originală conține: carbon, hidrogen și oxigen.
Alte acțiuni nu diferă de exemplele sarcinilor luate în considerare anterior. Să desemnăm substanța necesară ca C x H y O z.
Pasul 2. Să întocmim o schemă de reacție la combustie:
C x H y O z. + О 2 ---> СО 2 + Н 2 О
Pasul 3.
Să determinăm raportul dintre cantitățile de substanță ( n) carbon, hidrogen și oxigen în eșantionul original de materie organică. Am stabilit deja cantitatea de carbon și hidrogen în primul pas.
Cantitatea de substanță ( n) oxigenul se găsește în funcție de datele privind masa sa:
Pasul 4. Găsim cea mai simplă formulă:
N (C): N (H): N (O) = 0,09: 0,18: 0,03
Alegeți cea mai mică valoare (în acest caz „0,03”) și împărțiți toate cele trei numere la aceasta:
Am un set de cele mai mici numere întregi:
N (C): N (H): N (O) = 3: 6: 1
Acest lucru face posibilă notarea celei mai simple formule: C 3 H 6 O 1
Pasul 5.
Dezvăluind adevărata formulă.
Pe baza datelor privind densitatea relativă a vaporilor substanței dorite pentru oxigen, determinăm adevărata masă molară:
M adevăruri. = D (O2). M (O2) = 1,8125. 32 = 58 g / mol.
Să determinăm valoarea masei molare pentru cea mai simplă formulă:
M este simplu. = 3 .12 + 6. 1 +1. 16 = 58 g / mol.
M este simplu. = M adevărat. prin urmare, cea mai simplă formulă este adevărată.
C 3 H 6 O - formula moleculară a substanței arse.
Răspuns: C 3 H 6 O.
