Як визначити формулу речовини з хімії. Клас органічних речовин

З завданнями виведення хімічної формули речовини учні зустрічаються під час проходження програми хімії з 8 по 11 класи. До того ж, даний тип завдань часто зустрічається в олімпіадних завданнях, контрольно - вимірювальних матеріалах ЄДІ (частини В і С). Діапазон складності цих завдань досить широкий. Як показує досвід, у школярів часто виникають складнощі вже на перших етапах рішення при виведенні молярної маси речовини.

У цій розробці пропонуються завдання знаходження формули речовини, з різних параметрів за умов. У поданих задачах наведено різні способи знаходження молярної маси речовини.Завдання складено таким чином, щоб учні могли освоїти оптимальні методи та різні варіанти рішення. Наочно демонструються найзагальніші прийоми рішень. Для учнів пропонуються вирішені завдання за принципом наростання складності та завдання для самостійного вирішення.

Наводиться приклад вирішення завдання застосування рівняння Менделєєва – Клайперона

Масова частка кисню в одноосновної амінокислоти дорівнює 42,67%. Встановіть молекулярну формулу кислоти.

Відносна щільність вуглеводню воднем, що має склад: w(С) = 85,7 %; w (Н) = 14,3 %, що дорівнює 21. Виведіть молекулярну формулу вуглеводню.

Визначте молекулярну формулу алкану, якщо відомо, що його пари в 2,5 рази важчі за аргон.

Масова частка вуглецю у поєднанні дорівнює 39,97 %, водню 6, 73 %, кисню 53,30 %. Маса 300мл. (н.у.) цієї сполуки дорівнює 2,41 г. Виведіть молекулярну формулу цієї речовини.

I. Виведення формул речовин за масовими частками елементів.

1. Написати формулу речовини, позначивши індекси через x,y,z.

2. Якщо невідома масова частка однієї з елементів, її знаходять, відібравши від 100 % відомі масові частки.

3. Знайти співвідношення індексів, для цього масову частку кожного елемента (краще %) розділити на його атомну масу (округлити до тисячних часток)

x: y: z = ω 1 / Ar 1 : ω 2 / Ar 2 : ω 3 / Ar 3

4. Отримані числа призвести до цілих. І тому розділити їх у найменше з отриманих чисел. При необхідності (якщо знову вийшло дрібне число) після цього домножити до цілого числа на 2, 3, 4 … .

5. Вийде найпростіша формула. Для більшості неорганічних речовин вона збігається з істинною, для органічних, навпаки, не збігається.

Завдання №1.

ω(N) = 36,84% Рішення:

1. Напишемо формулу: N x O y

М. Ф. =? 2. Знайдемо масову частку кисню:

ω(О) = 100% - 36,84% = 61,16%

3. Знайдемо співвідношення індексів:

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

Відповідь: N 2 O 3 .

II. Виведення формул речовин за масовими частками елементів та даними для знаходження істинної молярної маси(Щільності, масі та обсягу газу або відносної щільності).

1. Знайти справжню молярну масу:

· якщо відома щільність:

r = m / V = ​​M / V mÞ M = r ∙ V m= r г/л ∙ 22,4 л/моль

· якщо відома маса та обсяг газу, молярну масу можна знайти двома способами:

Через щільність r = m / V, M = r ∙ Vm;

Через кількість речовини: n = V/Vm, M = m/n.

· якщо відома відносна щільність першого газу інакше:

D 21 = M 1 / M 2 Þ M 1 = D 2 ∙ M 2

M = D H2∙ 2 M = D O2 ∙ 32

M = D повіт. ∙ 29 M = D N2 ∙ 28 і т.д.

2. Знайти найпростішу формулу речовини (див. попередній алгоритм) та її молярну масу.

3. Порівняти справжню молярну масу речовини з найпростішою та збільшити індекси у потрібне число разів.

Завдання №1.

Знайти формулу вуглеводню, у якому міститься 14,29% водню , яке відносна щільність по азоту дорівнює 2.

ω(Н) = 14,29 % Рішення:

D( N2 ) = 2 1. Знайдемо справжню молярну масу хН у:

М = D N2 ∙ 28 = 2 ∙ 28 = 56 г/моль.

М. Ф. =? 2. Знайдемо масову частку вуглецю:

ω(С) = 100% - 14,29% = 85,71%.

3. Знайдемо найпростішу формулу речовини та її молярну масу:

х: у = 85,7 / 12: 14,29 / 1 = 7,142: 14,29 = 1: 2 Þ СН 2

М(СН 2 ) = 12 + 1 ∙ 2 = 14 г/моль

4. Порівняємо молярні маси:

М(С хН у) / М (СН 2 ) = 56 / 14 = 4 Þ справжня формула - С 4 Н 8 .

Відповідь: З 4 Н 8 .

iii. Алгоритм розв'язання задач на виведення формул

органічних речовин, що містять кисень.

1. Позначити формулу речовини за допомогою індексів Х. У, Z тощо за кількістю елементів у молекулі. Якщо продуктами горіння є СО2 та Н2О, то речовина може містити 3 елементи (СхНуОZ). Частковий випадок: продуктом горіння крім СО2 та Н2О є азот (N2) для азотовмісних речовин (Сх Ну Оz Nm)

2. Скласти рівняння реакції горіння без коефіцієнтів.

3. Знайти кількість речовини кожного із продуктів згоряння.

5. Якщо не сказано, що речовина, що спалюється - вуглеводень, розрахувати маси вуглецю і водню в продуктах згоряння. Знайти масу кисню в речовині по різниці маси вихідної речовини і m(C) + m(H). Обчислити кількість речовини атомів кисню.

6. Співвідношення індексів х:у:z дорівнює співвідношенню кількостей речовин v (C) :v (H) :v (O) наведеному до відношення цілих чисел.

7. За потреби за додатковими даними за умови завдання привести отриману емпіричну формулу до істинної.

Хімія, частина З. Завдання С5. Визначення формул органічних речовин.

Типи завдань у завданні С5.

визначення формули речовини за масовими частками хімічних елементів або за загальною формулою речовини;

Визначення формули речовини за продуктами згоряння;

Визначення формули речовини за хімічними властивостями.

Необхідні теоретичні відомості.

Масова частка елемента у речовині.Масова частка елемента – це його вміст у речовині у відсотках за масою. Наприклад, у речовині складу З 2 Н 4 міститься 2 атоми вуглецю та 4 атоми водню. Якщо взяти 1 молекулу такої речовини, то її молекулярна маса дорівнюватиме: Мr(С 2 Н 4) = 2 12 + 4 1 = 28 а.е.м. і там міститься 2 12 а. вуглецю. Щоб знайти масову частку вуглецю у цій речовині, треба його масу розділити на масу всієї речовини: ω(C) = 12 2 / 28 = 0,857 або 85,7%. Якщо речовина має загальну формулу З х Н у Про z , то масові частки кожного з атомів так само рівні відношенню їх маси до маси всієї речовини. Маса х атомів дорівнює - 12х, маса у атомів Н - у, маса z атомів кисню - 16z. Тоді ω(C) = 12 х / (12х + у + 16z) Якщо записати цю формулу у загальному вигляді, то вийде наступний вираз:

Молекулярна та найпростіша формула речовини. приклади.

Відносна щільність газу Х газу У - D поУ (Х).Відносна щільність D - це величина, яка показує, у скільки разів газ Х важчий за газ У. Її розраховують як відношення молярних мас газів Х і У: D поУ (Х) = М(Х) / М(У) Часто для розрахунків використовують відносні щільності газів воднем і повітрям. Відносна щільність газу Х по водню: D по H2 = M (газу Х) / M (H2) = M (газу Х) / 2 Повітря - це суміш газів, тому для нього можна розрахувати тільки середню молярну масу. Її величина прийнята за 29 г/моль (виходячи з приблизного усередненого складу). Тому: D по пов. = М (газу Х) / 29

Абсолютна щільність газу за нормальних умов.Абсолютна щільність газу – це маса 1 л газу за нормальних умов. Зазвичай газів її вимірюють в г/л. ρ = m (газу) / V (газу) Якщо взяти 1 моль газу, то тоді: ρ = М / V m , а молярну масу газу можна знайти, помножуючи щільність на молярний об'єм.

Загальні формули речовин різних класів.

Визначення формул речовин за масовими частками атомів, що входять до його складу.

Вирішення таких завдань складається з двох частин:

спочатку знаходять молярне співвідношення атомів у речовині - воно відповідає його найпростішій формулі. Наприклад, для речовини складу А х В співвідношення кількості речовин А і В відповідає співвідношенню числа їх атомів в молекулі: х: у = n(A) : n(B);

потім, використовуючи молярну масу речовини, визначають її справжню формулу.

приклад 1.Визначити формулу речовини, якщо вона містить 84,21% і 15,79% Н і має відносну щільність повітрям, рівну 3,93.

Рішення прикладу 1.

Нехай маса речовини дорівнює 100 г. Тоді маса буде дорівнювати 84,21 г, а маса Н - 15,79 г.

Знайдемо кількість речовини кожного атома: (C) = m / M = 84,21 / 12 = 7,0175 моль, ν (H) = 15,79 / 1 = 15,79 моль.

Визначаємо молярне співвідношення атомів С і Н: С: Н = 7,0175: 15,79 (скоротимо обидва числа на менше) = 1: 2,25 (домножимо на 4) = 4: 9. Таким чином, найпростіша формула - С 4 Н 9 .

По відносній щільності розрахуємо молярну масу: М = D (пов.) 29 = 114 г/моль. Молярна маса, що відповідає найпростішій формулі С 4 Н 9 - 57 г/моль, це в 2 рази менше істинно молярної маси. Отже, справжня формула - З 8 Н 18 .

Є набагато простіший метод вирішення такого завдання, але, на жаль, за нього не поставлять повний бал. Зате підійде для перевірки істинної формули, тобто. за його допомогою ви можете перевірити своє рішення. Метод 2:Знаходимо справжню молярну масу (114 г/моль), а потім знаходимо маси атомів вуглецю та водню в цій речовині за їх масовими частками. m(C) = 114 0,8421 = 96; тобто. число атомів 96/12 = 8 m(H) = 114 0,1579 = 18; тобто число атомів Н 18/1 = 18. Формула речовини - З 8 Н 18 .

Відповідь: З 8 Н 18 .

приклад 2.Визначити формулу алкіну із щільністю 2,41 г/л за нормальних умов.

Рішення прикладу 2.Загальна формула алкіну С n H 2n−2 Як, маючи густину газоподібного алкіну, знайти його молярну масу? Щільність - це маса 1 літра газу за нормальних умов. Так як 1 моль речовини займає об'єм 22,4 л, необхідно дізнатися, скільки важать 22,4 л такого газу: M = (щільність ρ) (молярний об'єм V m) = 2,41 г/л 22,4 л/моль = 54 г/моль. Далі складемо рівняння, що зв'язує молярну масу і n: 14 n − 2 = 54, n = 4. Значить, алкін має формулу С 4 Н 6 .

Відповідь: З 4 Н 6 .

приклад 3.Визначити формулу граничного альдегіду, якщо відомо, що молекул 3 10 22 цього альдегіду важать 4,3 г.

Рішення прикладу 3.У цій задачі дано число молекул та відповідна маса. Виходячи з цих даних, нам необхідно знову знайти величину молярної маси речовини. Для цього необхідно згадати, яке число молекул міститься в 1 моль речовини. Це число Авогадро: Na = 6,02 10 23 (молекул). Отже, можна знайти кількість речовини альдегіду: ν = N / Na = 3 10 22 / 6,02 10 23 = 0,05 моль, та молярну масу: М = m / n = 4,3 / 0,05 = 86 г/ міль. Далі, як у попередньому прикладі, складаємо рівняння та знаходимо n. Загальна формула граничного альдегіду n H 2n O, тобто М = 14n + 16 = 86, n = 5.

Відповідь: З 5 Н 10 О, пентаналь.

приклад 4.Визначити формулу дихлоралкану, що містить 31,86% вуглецю.

Рішення прикладу 4.Загальна формула дихлоралкану: З n H 2n Cl 2 там 2 атома хлору і n атомів вуглецю. Тоді масова частка вуглецю дорівнює: ?

Відповідь: З 3 Н 6 Cl 2 дихлорпропан.

Визначення формул речовин щодо продуктів згоряння.

У завданнях на згоряння кількості речовин елементів, що входять до досліджуваної речовини, визначають за обсягами та масами продуктів згоряння - вуглекислого газу, води, азоту та інших. Решта рішення - таке саме, як і в першому типі завдань.

Приклад 5. 448 мл (н. у.) газоподібного граничного нециклічного вуглеводню спалили і продукти реакції пропустили через надлишок вапняної води, при цьому утворилося 8 г осаду. Який вуглеводень було взято?

Рішення прикладу 5.

Загальна формула газоподібного граничного нециклічного вуглеводню (алкану) - C n H 2n+2 Тоді схема реакції згоряння виглядає так: C n H 2n+2 + О 2 → CO 2 + H 2 O Неважко помітити, що з згорянні 1 моль алкану виділиться n моль вуглекислого газу.Кількість речовини алкану знаходимо за його обсягом (не забудьте перевести мілілітри в літри!): ν(C n H 2n+2) = 0,488/22,4 = 0,02 моль.

При пропусканні вуглекислого газу через вапняну воду Са(ОН) 2 випадає осад карбонату кальцію: 2 + Са(ОН) 2 = СаСО 3 + Н 2 Про Маса осаду карбонату кальцію - 8 г, молярна маса карбонату кальцію 100 г/моль. Отже, кількість речовини ν(СаСО 3) = 8 / 100 = 0,08 моль. Кількість речовини вуглекислого газу також 0,08 моль.

Кількість вуглекислого газу в 4 рази більша за алкан, означає формула алкану С 4 Н 10 .

Відповідь: З 4 Н 10 .

Приклад 6.Відносна щільність парів органічної сполуки азоту дорівнює 2. При спалюванні 9,8 г цієї сполуки утворюється 15,68 л вуглекислого газу (н. у) і 12,6 г води. Виведіть молекулярну формулу органічної сполуки.

Рішення прикладу 6.Так як речовина при згорянні перетворюється на вуглекислий газ і воду, значить, воно складається з атомів С, Н і, можливо, О. Тому його загальну формулу можна записати як С х Н у О z .

Схему реакції згоряння ми можемо записати (без розміщення коефіцієнтів): С х Н у Про z + О 2 → CO 2 + H 2 O Весь вуглець з вихідної речовини перетворюється на вуглекислий газ, а весь водень - у воду.

Знаходимо кількості речовин CO 2 і H 2 O і визначаємо, скільки моль атомів С і Н в них міститься: ν(CO 2 ) = V / V m = 15,68 / 22,4 = 0,7 моль. На одну молекулу CO 2 доводиться одинатом С, отже, вуглецю стільки ж моль, скільки CO 2 .

ν(C) = 0,7 моль ν(Н 2 О) = m/M = 12,6/18 = 0,7 моль.

В одній молекулі води містяться дваатома Н, означає кількість водню в два рази більшеніж води. ν(H) = 0,7 2 = 1,4 моль.

Перевіряємо наявність у речовині кисню. Для цього від маси всієї вихідної речовини треба відняти маси С і Н. m(C) = 0,7 12 = 8,4 г, m(H) = 1,4 1 = 1,4 г Маса всієї речовини 9,8 г m(O) = 9,8 − 8,4 − 1,4 = 0, тобто в даній речовині немає атомів кисню. Якби кисень у цій речовині був присутній, то за його масою можна було б знайти кількість речовини та розраховувати найпростішу формулу, виходячи з наявності трьох різних атомів.

Подальші дії вам вже знайомі: пошук найпростішої та справжньої формули. З: Н = 0,7: 1,4 = 1: 2 Найпростіша формула СН 2 .

Справжню молярну масу шукаємо щодо відносної щільності газу азотом (не забудьте, що азот складається з двоатомнихмолекул N 2 та його молярна маса 28 г/моль): M іст. = D N2 M (N2) = 2 28 = 56 г/моль. Істина формула СН 2, її молярна маса 14. 56/14 = 4. Справжня формула С 4 Н 8 .

Відповідь: З 4 Н 8 .

Приклад 7.Визначте молекулярну формулу речовини, при згорянні 9 г якої утворилося 17,6 г CO 2 , 12,6 г води та азот. Відносна щільність цієї речовини водню - 22,5. Визначити молекулярну формулу речовини.

Рішення прикладу 7.

Речовина містить атоми С, Н і N. Оскільки маса азоту в продуктах згоряння не дана, її треба буде розраховувати, виходячи з маси всієї органічної речовини. Схема реакції горіння: З х Н у N z + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2

Знаходимо кількості речовин CO 2 і H 2 O і визначаємо, скільки моль атомів С і Н в них міститься:

ν(CO 2 ) = m/M = 17,6/44 = 0,4 моль. ν(C) = 0,4 моль. ν(Н 2 О) = m / M = 12,6/18 = 0,7 моль. ν(H) = 0,7 2 = 1,4 моль.

Знаходимо масу азоту у вихідній речовині. Для цього від маси всієї вихідної речовини треба відняти маси С і Н.

m(C) = 0,4 12 = 4,8 г, m(H) = 1,4 1 = 1,4 г

Маса всієї речовини 9,8 г.

m(N) = 9 − 4,8 − 1,4 = 2,8 г, ν(N) = m /M = 2,8 / 14 = 0,2 моль.

C: H: N = 0,4: 1,4: 0,2 = 2: 7: 1 Найпростіша формула - С 2 Н 7 N. Справжня молярна маса М = D Н2 М(Н 2) = 22,5 2 = 45 г/моль. Вона збігається з молярною масою, розрахованою для найпростішої формули. Тобто, це і є справжня формула речовини.

Відповідь: З 2 Н 7 N.

Приклад 8.Речовини містить С, Н, Про і S. При згорянні 11 г його виділилося 8,8 г CO 2 , 5,4 г Н 2 О, а сірка була повністю переведена в сульфат барію, маса якого дорівнювала 23,3 г. формулу речовини.

Рішення прикладу 8.Формулу заданої речовини можна як C x H y S z O k . При його спалюванні виходить вуглекислий газ, вода і сірчистий газ, який потім перетворюють на сульфат барію. Відповідно, вся сірка з вихідної речовини перетворена на сульфат барію.

Знаходимо кількості речовин вуглекислого газу, води та сульфату барію та відповідних хімічних елементів з досліджуваної речовини:

ν(CO 2 ) = m/M = 8,8/44 = 0,2 моль. ν(C) = 0,2 моль. ν(Н 2 О) = m / M = 5,4/18 = 0,3 моль. ν(H) = 0,6 моль. ν(BaSO 4) = 23,3/233 = 0,1 моль. ν(S) = 0,1 моль.

Розраховуємо передбачувану масу кисню у вихідній речовині:

m(C) = 0,2 12 = 2,4 г m(H) = 0,6 1 = 0,6 г m(S) = 0,1 32 = 3,2 г m(O) = m речовини − m(C) − m(H) − m(S) = 11 − 2,4 − 0,6 − 3,2 = 4,8 г, ν(O) = m / M = 4,8 / 16 = 0 ,3 моль

Знаходимо молярне співвідношення елементів у речовині: C: H: S: O = 0,2: 0,6: 0,1: 0,3 = 2: 6: 1: 3 Формула речовини C 2 H 6 SO 3 . Треба зазначити, що таким чином ми отримали найпростішу формулу. Однак, отримана формула є істинною, оскільки при спробі подвоєння цієї формули (З 4 Н 12 S 2 O 6) виходить, що на 4 атоми вуглецю, крім сірки та кисню, припадає 12 атомів Н, а це неможливо.

Відповідь: C 2 H 6 SO 3 .

Визначення формул речовин за хімічними властивостями.

Приклад 9.Визначити формулу алкадієну, якщо його можуть знебарвити 80 г 2%-го розчину брому.

Рішення прикладу 9.

Загальна формула алкадієнів - З n H 2n−2 . Запишемо рівняння реакції приєднання брому до алкадієну, не забуваючи, що в молекулі дієна два подвійні зв'язкиі, відповідно, в реакцію з 1 моль дієна вступлять 2 моль брому: З n H 2n−2 + 2Br 2 → З n H 2n−2 Br 4

Так як в задачі дано маса і процентна концентрація розчину брому, що прореагував з дієном, можна розрахувати кількості речовини брому, що прореагував:

m(Br 2) = m розчину ω = 80 0,02 = 1,6 г ν(Br 2) = m / M = 1,6 / 160 = 0,01 моль.

Так як кількість брому, що вступив у реакцію, в 2 рази більше, ніж алкадієну, можна знайти кількість дієна і (оскільки відома його маса) його молярну масу:

		З n H 2n−2 Br 4

1. М дієна = m/ν = 3,4/0,05 = 68 г/моль.

   Знаходимо формулу алкадієну за його загальною формулою, виражаючи молярну масу через n:

14n − 2 = 68 n = 5.

Це пентадієн С 5 Н 8 .

Відповідь: C 5 H 8 .

приклад 10.При взаємодії 0,74 г граничного одноатомного спирту з металевим натрієм виділився водень у кількості, достатньої для гідрування 112 мл пропену (н. у.). Що то за спирт?

Рішення прикладу 10.

Формула граничного одноатомного спирту – C n H 2n+1 OH. Тут зручно записувати спирт у формі, у якій легко скласти рівняння реакції - тобто. з виділеною окремо групою ВІН.

Складемо рівняння реакцій (не можна забувати про необхідність зрівнювати реакції):

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

Можна знайти кількість пропіна, а по ньому – кількість водню. Знаючи кількість водню, за реакцією знаходимо кількість речовини спирту:

ν(C 3 H 6) = V / V m = 0,112 / 22,4 = 0,005 моль => ν(H 2) = 0,005 моль, ν спирту = 0,005 2 = 0,01 моль.

Знаходимо молярну масу спирту та n:

M спирту = m/ν = 0,74/0,01 = 74 г/моль, 14n + 18 = 74 14n = 56 n = 4.

Спирт - бутанол З 4 Н 7 ВІН.

Відповідь: C4H7OH.

Приклад 11.Визначити формулу складного ефіру, при гідролізі 2,64 г якого виділяється 1,38 г спирту та 1,8 г одноосновної карбонової кислоти.

Рішення прикладу 11.

Загальну формулу складного ефіру, що складається зі спирту та кислоти з різним числом атомів вуглецю, можна представити в такому вигляді: C n H 2n+1 COOC m H 2m+1 Відповідно, спирт матиме формулу C m H 2m+1 OH, а кислота C n H 2n+1 COOH. Рівняння гідролізу складного ефіру: C n H 2n+1 COOC m H 2m+1 + H 2 O → C m H 2m+1 OH + C n H 2n+1 COOH

Відповідно до закону збереження маси речовин, сума мас вихідних речовин та сума мас продуктів реакції рівні. Тому з даних завдання можна знайти масу води:

m H2O = (маса кислоти) + (маса спирту) − (маса ефіру) = 1,38 + 1,8 − 2,64 = 0,54 г H2O = m / M = 0,54 / 18 = 0,03 моль

Відповідно, кількості речовин кислоти та спирту теж рівні міль. Можна знайти їх молярні маси:

М кислоти = m/ν = 1,8/0,03 = 60 г/моль, М спирту = 1,38/0,03 = 46 г/моль.

Отримаємо два рівняння, з яких знайдемо m і n:

M CnH2n+1COOH = 14n + 46 = 60, n = 1 - оцтова кислота M CmH2m+1OH = 14m + 18 = 46, m = 2 - етанол.

Таким чином, потрібний ефір - це етиловий ефір оцтової кислоти, етилацетат.

Відповідь: CH3COOC2H5.

приклад 12.Визначити формулу амінокислоти, якщо при дії на 8,9 г надлишком гідроксиду натрію можна отримати 11,1 г натрієвої солі цієї кислоти.

Рішення прикладу 12.

Загальна формула амінокислоти (якщо вважати, що вона не містить жодних інших функціональних груп, крім однієї аміногрупи та однієї карбоксильної): NH 2 -CH(R)-COOH. Можна було б записати її різними способами, але для зручності написання рівняння реакції краще виділяти у формулі амінокислоти функціональні групи окремо.

Можна скласти рівняння реакції цієї амінокислоти з гідроксидом натрію: NH 2 -CH(R)-COOH + NaOH → NH 2 -CH(R)-COONa + H 2 O Кількість речовини амінокислоти та її натрієвої солі - рівні. При цьому ми не можемо знайти масу будь-якої речовини в рівнянні реакції. Тому в таких завданнях треба виразити кількість речовин амінокислоти та її солі через молярні маси та прирівняти їх:

M(амінокислоти NH 2 –CH(R)–COOH) = 74 + М R M(солі NH 2 –CH(R)–COONa) = 96 + М R ν амінокислоти = 8,9 / (74 + М R), ν солі = 11,1 / (96 + М R) 8,9 / (74 + М R) = 11,1 / (96 + М R) М R = 15

Легко побачити, що R = CH3. Можна зробити математично, якщо прийняти, що R - C n H 2n+1 . 14n + 1 = 15, n = 1. Це аланін - амінопропанова кислота.

Відповідь: NH 2 -CH(CH 3)-COOH.

Завдання для самостійного вирішення.

Частина 1. Визначення формули речовини за складом.

1–1. Щільність вуглеводню за нормальних умов дорівнює 1,964 г/л. Масова частка вуглецю у ньому дорівнює 81,82%. Виведіть молекулярну формулу цього вуглеводню.

1–2. Масова частка вуглецю в діамін дорівнює 48,65%, масова частка азоту дорівнює 37,84%. Виведіть молекулярну формулу діаміну.

1–3. Відносна щільність парів граничної двоосновної карбонової кислоти повітрям дорівнює 4,07. Виведіть молекулярну формулу карбонової кислоти.

1–4. 2 л алкадієну при н.у. має масу, що дорівнює 4,82 г. Виведіть молекулярну формулу алкадієну.

1–5. (ЄДІ-2011)Встановіть формулу граничної одноосновної карбонової кислоти, кальцієва сіль якої містить 30,77% кальцію.

Частина 2. Визначення формули речовини за продуктами згоряння.

2–1. Відносна щільність парів органічної сполуки по сірчистому газу дорівнює 2. При спалюванні 19,2 г цієї речовини утворюється 52,8 г вуглекислого газу (н.у.) та 21,6 г води. Виведіть молекулярну формулу органічної сполуки.

2–2. При спалюванні органічної речовини масою 1,78 г надлишку кисню отримали 0,28 г азоту, 1,344 л (н.у.) СО 2 і 1,26 г води. Визначте молекулярну формулу речовини, знаючи, що у зазначеній навішуванні речовини міститься 1,204 10 22 молекул.

2–3. Вуглекислий газ, отриманий при згорянні 3,4 г вуглеводню, пропустили через надлишок розчину кальцію гідроксиду і отримали 25 г осаду. Виведіть найпростішу формулу вуглеводню.

2–4. При згорянні органічної речовини, що містить С, Н та хлор, виділилося 6,72 л (н.у.) вуглекислого газу, 5,4 г води, 3,65 г хлороводню. Встановіть молекулярну формулу згорілої речовини.

2–5. (ЄДІ-2011)При згорянні аміну виділилося 0,448 л (н.у.) вуглекислого газу, 0,495 г води та 0,056 л азоту. Визначити молекулярну формулу цього аміну.

Частина 3. Визначення формули речовини за хімічними властивостями.

3–1. Визначити формулу алкену, якщо відомо, що він 5,6 г при приєднанні води утворюють 7,4 г спирту.

3–2. Для окислення 2,9 г граничного альдегіду до кислоти знадобилося 9,8 г гідроксиду міді (ІІ). Визначити формулу альдегіду.

3–3. Одноосновна моноамінокислота масою 3 г з надлишком бромоводню утворює 6,24 г солі. Визначити формулу амінокислоти.

3–4. При взаємодії граничного двоатомного спирту масою 27 г з надлишком калію виділилося 0672 л водню. Визначити формулу спирту.

3–5. (ЄДІ-2011)При окисленні граничного одноатомного спирту оксидом міді (II) одержали 9,73 г альдегіду, 8,65 г міді та воду. Визначити молекулярну формулу спирту.

Відповіді та коментарі до завдань для самостійного вирішення.

1-1. З 3 Н 8

1–2. З 3 Н 6 (NH 2) 2

1–3. C 2 H 4 (COOH) 2

1–5. (HCOO) 2 Ca - форміат кальцію, сіль мурашиної кислоти

2–1. З 8 Н 16 Про

2–2. З 3 Н 7 NO

2–3. З 5 Н 8 (масу водню знаходимо, віднімаючи з маси вуглеводню масу вуглецю)

2–4. C 3 H 7 Cl (не забудьте, що атоми водню містяться у воді, а й у HCl)

2–5. C 4 H 11 N

3-1. З 4 Н 8

3–2. З 3 Н 6 Про

3–3. З 2 Н 5 NO 2

3–4. C 4 H 8 (OH) 2

Визначення формули речовини за масовими частками хімічних елементів (результати кількісного аналізу) або за загальною формулою речовини

1. Масова частка елемента у речовині.
Масова частка елемента – це його вміст у речовині у відсотках за масою. Наприклад, у речовині складу С2Н4 міститься 2 атоми вуглецю та 4 атоми водню . Якщо взяти 1 молекулу такої речовини, то її молекулярна маса дорівнюватиме:
Мr(С2Н4) = 2 12 + 4 1 = 28 а. е.м. і там міститься 2 12 а. е.м. вуглецю.

Щоб знайти масову частку вуглецю в цій речовині, треба його масу розділити на масу всієї речовини:
ω(C) = 12 2 / 28 = 0,857 чи 85,7%.
Якщо речовина має загальну формулу СхНуОz, масові частки кожного їх атомів так само рівні відношенню їх маси до маси всієї речовини. Маса х атомів дорівнює - 12х, маса у атомів Н - у, маса z атомів кисню - 16z.
Тоді
ω(C) = 12 х / (12х + у + 16z)

Формулу для знаходження масової частки елемента в речовині:

ωелемента = , × 100%

де Аr - відносна атомна маса елемента; n - кількість атомів елемента в речовині; Мr - відносна молекулярна маса всього вещеста

2. Молекулярна та найпростіша формула речовини.
Молекулярна (істинна) формула - формула, у якій відбивається реальне число атомів кожного виду, які входять у молекулу речовини.
Наприклад, С6Н6 – справжня формула бензолу.
Найпростіша (емпірична) формула – показує співвідношення атомів у речовині. Наприклад, для бензолу співвідношення С: Н = 1:1, тобто найпростіша формула бензолу – СН. Молекулярна формула може збігатися з найпростішою або бути їй кратною.

3. Якщо задачі дано лише масові частки елементів, то процесі вирішення завдання можна обчислити лише найпростішу формулу речовини. Для отримання істинної формули завдання зазвичай даються додаткові дані - молярна маса, відносна або абсолютна щільність речовини або інші дані, за допомогою яких можна визначити молярну масу речовини.

4. Відносна щільність газу Х газу У - DпоУ(Х).
Відносна щільність D - це величина, яка показує, у скільки разів газ Х важчий за газ У. Її розраховують як відношення молярних мас газів Х і У:
DпоУ(Х) = М(Х) / М(У)
Часто для розрахунків використовують відносні щільності газів воднем і повітрям.
Відносна щільність газу Х водню:
Dпо H2 = M(газу Х) / M(H2) = M(газу Х) / 2
Повітря - це суміш газів, тому для нього можна розрахувати лише середню молярну масу. Її величина прийнята за 29 г/моль (виходячи з приблизного усередненого складу). Тому:
Dпо пов. = М (газу Х) / 29

5. Абсолютна щільність газу за нормальних умов.
Абсолютна щільність газу – це маса 1 л газу за нормальних умов. Зазвичай газів її вимірюють в г/л.
ρ = m(газу) / V(газу)
Якщо взяти 1 моль газу, тоді: ρ = М / Vm,
а молярну масу газу можна знайти, помножуючи густину на молярний об'єм.

Завдання 1: Визначити формулу речовини, якщо вона містить 84,21% і 15,79% Н і має відносну щільність повітрям, рівну 3,93.

1. Нехай маса речовини дорівнює 100 г. Тоді маса буде дорівнювати 84,21 г, а маса Н - 15,79 г.

2. Знайдемо кількість речовини кожного атома:
ν(C) = m / M = 84,21 / 12 = 7,0175 моль,
ν(H) = 15,79/1 = 15,79 моль.

3. Визначаємо молярне співвідношення атомів С і Н:
З: Н = 7,0175: 15,79 (поділимо обидва числа на менше) = 1: 2,25 (домножатимемо на 1, 2,3,4 і т. п. поки після коми не з'явиться 0 або 9). цій задачі треба примножити на 4) = 4: 9.
Таким чином, найпростіша формула – С4Н9.

4. За відносною щільністю розрахуємо молярну масу:
М = D (пов.) 29 = 114 г/моль.
Молярна маса, що відповідає найпростішій формулі С4Н9 - 57 г/моль, це в 2 рази менше істинно молярної маси.
Отже, справжня формула - С8Н18.

Завдання 2 : Визначити формулу алкіну із щільністю 2,41 г/л за нормальних умов.

Загальна формула алкіну СnH2n−2
Як, маючи густину газоподібного алкіну, знайти його молярну масу? Щільність - це маса 1 літра газу за нормальних умов.
Так як 1 моль речовини займає об'єм 22,4 л, необхідно дізнатися, скільки важать 22,4 л такого газу:
M = (щільність ρ) (молярний об'єм Vm) = 2,41 г/л 22,4 л/моль = 54 г/моль.
Далі складемо рівняння, що зв'язує молярну масу і n:
14 n − 2 = 54, n = 4.
Отже, алкін має формулу С4Н6.

Завдання 3 : Визначити формулу дихлоралкану, що містить 31,86% вуглецю.

Загальна формула дихлоралкану: СnH2nCl2, там 2 атоми хлору та n атомів вуглецю.
Тоді масова частка вуглецю дорівнює:
ω(C) = (число атомів C у молекулі) (атомна маса C) / (молекулярна маса дихлоралкану)
0,3186 = n 12 / (14n + 71)
n = 3, речовина – дихлорпропан. С3Н6Cl2

Тема 2 Завдання на виведення молекулярних формул речовин

Тема: Визначення молекулярної формули речовин за масовими частками елементів

Цілі: Знати поняття масова частка, відносна густина газів.

Вміти знаходити масові частки, визначати формули речовин за масовими частками.

План

Відносна щільність газів

Розв'язання задач

Домашнє завдання

Масові частки елементів у речовині

Масова частка елемента визначається ставленням маси елемента до

Відносної молекулярної маси речовиниw = А r Е* i /М в-ва

Масова частка елемента часто виражається у відсотках, тоді формула для масової частки елемента виглядатиме так:

w % = А r Е* i /М в-ва * 100%

Сума всіх масових часток елементів, що утворюють дану речовину, дорівнює одиниці або 100%.

W 1 + W 2 + W 3 + W 4 =1 або W 1 %+ W 2 %+ W 3 %+ W 4 %=100%

Якщо масова частка одного з елементів не відома її можна визначити як різницю між одиницею (100%) та сумою відомих масових часток.

W 3 = 1- ( W 1 + W 2 + W 4 ) W 3 %= 100% - ( W 1 %+ W 2 %+ W 4 %)

Алгоритм розв'язання задач.

1. Позначимо у формулі речовини кількість атомів за допомогою індексів x, y, z і т.д. за кількістю елементів у молекулі.

2. Якщо в умові не дана масова частка одного з елементів, визначаємо її по різниці 100% мінус масові частки решти всіх елементів.

3. Знаходимо відношення індексів x:y:z, яке є відношенням приватних від розподілу масової частки елемента на його відносну атомну масу. Привести приватні від поділу до цілих чисел. Визначити найпростішу формулу речовини.

x:y:z=w 1 % /А r 1 : w 2 % /Аr 2 : w 3 % /А r 3

4. Якщо відносна молекулярна маса не дана, знаходимо її за умовою задачі. Д(Н 2 ) = Мг (в-ва) / Д (Н 2 ); Мг(в-ва)= Д(О 2 )* Мг(О 2 );

Мг(в-ва)= Д(пов.)* Мг(пов.); М = ρ г / л * 22,4 л ...

5. Порівняй відносну молярну масу найпростішої формули речовини з істиною, знайденою за умовою задачі. Ставлення цих мас дає число, яке треба помножити індекси в найпростішій формулі.

Вона задається в задачах:__

Співвідношення числа атомів елементів у молекулі.

Воно задається: ___

1) у готовому вигляді

1) вказівкою класу речовини;

2) через щільність (М = ρ * Vm)

2) через масові частки елементів у речовині; ______

3) через Dr 2 (Г 1 ) (М (Г 1 ) = Dr * М (Г 2 ))

3) через мільні частки елементів у речовині;

4) через співвідношення m і V m\M=V\Vm

4) через кількість продуктів

реакції, в якій бере участь шукана речовина, наприклад

продукти згоряння.

Завдання: Щільність вуглеводню по кисню 1,75 масова частка водню у ньому 14,3%. Визначте молекулярну формулу вуглеводню.

Рішення:

СxHy

2) w(С) = 100% - 14,3% = 85,7% х: у = w(С)/Аr ( C) : w(Н)/Аr(Н)

D(Про 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) Найпростіша формула – СН 2 Мr(СН 2 ) =12 +1*2 =14

Знайти: СxHy -?

4) Мr(СхНу = D (Про 2 ) *Мr(Про 2 ) =1,75 * 32 = 56

5) 56: 14 = 4 => формула речовини С 4 Н 8 - це бутен

6) Мr(З 4 Н 8 ) = 12 * 4 + 1 * 8 = 56 Завдання вирішено правильно.

Відповідь: З 4 Н 8 - Бутен

Приклад 2: Елементний склад речовини наступний: масова частка залізного елемента 0,7241 (або 72,41 %), масова частка кисню 0,2759 (або 27,59 %). Виведіть хімічну формулу.

Рішення:

Знаходимо відношення числа атомів:

Fe: O → 72,41/56: 27,59/16 ≈ 1,29: 1,72.

Найменше число приймаємо за одиницю (ділимо на найменше число в даному випадку воно 1,29) і знаходимо таке відношення:

Fe:O ≈ 1:1,33.

Оскільки має бути ціле число атомів, це ставлення наводимо до цілим числам:

Fe:O = 3:3,99 ≈ 3:4.

Відповідь: хімічна формула даної речовини Fe 3 O 4 .

Алгоритм розв'язання задач.

1. Позначимо число атомів елементів шуканого типу (усно): через х, y , z

2. Прирівняємо відношення чисел атомів елементів до відношення атомних факторів: х: у: z… = a%/A 1 : b% / А 2 : з% /А 3 ..., Де A 1 , А 2 , А 3 - Атомні маси елементів.

3. Знаходимо найпростішу формулу та значення відносної молекулярної маси.

4. Визначаємо відносну молекулярну масу шуканої речовини за густиною (М = 2DН 2 ; М = 29D повітря або М = ρ г/л*22,4л).

5. Дізнаємось, у скільки разів для отримання істиної формули треба збільшити число атомів найпростішої формули.

6. Знаходимо молекулярну формулу речовини.

Приклад 3:

Знайдіть формулу алкену якщо його щільність водню дорівнює 21. Побудуйте його структурну формулу, назвіть.

Дано:

М(С n H 2 n ) = D Н2 * М(Н 2 ) М(С n H 2 n ) =21*2 = 42

D Н2 (З n H 2 n ) = 21

Співвідношення числа атомів елементів через вказівку класу речовини. Алкени мають формулу С n H 2 n

Виразимо М алкена у загальному вигляді: М (С n H 2 n ) =12 n + 2 n

Знайтиn – ?

Складемо рівняння 14n = 42 n = 3

Відповідь: З 3 Н 6 – пропен структурна формула:

Відскануйте рішення та надішліть на електронну адресу:bogdanowskaj@ mail. ru