Знаходження формули речовини за масовими частками. Типи завдань у завданні С5

Група окислювачів

Хімічні елементи

Приклади речовин

Електричний струм на аноді

Галогени у вищих позитивних ступенях окислення

Cl+7, Br+7, I+7

HClO4, HBrO4, HIO4

Галогени в проміжних позитивних ступенях окислення

Cl+1, Cl+3, Cl+5, Br+5, I+5…

KClO3, HClO, NaBrO3

Халькогени та інші неметали у позитивних ступенях окислення

H3SO4, SO2, HNO3

Неметали – прості речовини (нульовий ступінь окиснення).

У деяких завданнях елементний склад речовини не очевидний з тексту умови. Найчастіше це стосується реакцій горіння органічних речовин. Невизначеність складу зазвичай пов'язана з можливістю наявності кисню в згорілій речовині. У першому етапі вирішення таких завдань необхідно шляхом розрахунку виявити елементний склад шуканої речовини.

Завдання 2.11.
В результаті спалювання 1,74 г органічної сполуки отримано 5,58 г суміші 2 і Н 2 О. Кількості речовин 2 і Н 2 О в цій суміші виявилися рівними. Визначте молекулярну формулу органічної сполуки, якщо відносна щільність її пари по кисню дорівнює 1,8125.
Дано:
маса органічної сполуки: m орг ст.ва = 1,74 г;
сумарна маса продуктів р-ції: m(СО2) + m(Н2О) = 5,58 г;
співвідношення кількостей речовин продуктів р-ції: n(СО 2) = n(Н 2 Про);
відносна густина парів вихідної речовини по кисню: D(O 2) = 1,8125.
Знайти:молекулярну формулу згорілої сполуки.
Рішення:
Крок 1. Клас згорілої органічної сполуки не вказано, тому про елементний склад можна судити лише з продуктами реакції. Вуглець і водень входили до складу згорілої речовини однозначно, оскільки ці елементи присутні у продуктах горіння, та якщо з повітря брав участь у реакції лише кисень. Причому весь вуглець і весь водень повністю перейшли з вихідної речовини СО 2 і Н 2 О. Можливо, до складу сполуки також входив кисень.
Прояснити ситуацію з наявністю чи відсутністю кисню можна за даними умови завдання. Нам відома маса згорілої органічної сполуки та кількісні дані,
що відносяться до продуктів. Очевидно, що якщо сумарна маса вуглецю з 2 і водню з Н 2 Про виявиться рівною масі вихідної органічної речовини, то кисню в його складі не було. В іншому випадку, якщо

m[(С)(С 2)] + m[(Н)(Н 2 О)] > m орг. в-ва

кисень входив до складу вихідної речовини, причому його маса визначиться по різниці:

m орг. в-ва - m(С)(в СО 2) - m(Н)(в Н 2 О) = m(O)(у вих. в-ве).

Визначимо масу вуглецю та водню в продуктах реакції та порівняємо її з масою вихідної речовини.
1. В умові вказана інформація про сумарну масу продуктів реакції, і тому в першу чергу нам необхідно виявити маси кожного з продуктів окремо. Для цього позначимо кількість речовини вуглекислого газу, що утворився, величиною « а». Тоді, згідно з умовою:

n(СО 2) = n(Н 2 О) = а моль.

Використовуючи величину «а» як відому, знайдемо масу СО 2 і Н 2

m(СО 2) = М(СО 2) . n(З 2) = (44. а) г,
m(Н 2 О) = М(Н 2 O). n(Н 2 О) = (18. а) р.

Підсумовуємо отримані вирази та прирівнюємо до значення загальної маси продуктів реакції з умови:

(44 . а) + (18 . а) = 5,58.

Здобули математичне рівняння з одним невідомим. Вирішуючи його, знаходимо значення невідомої величини: а = 0,09.

Цим значенням ми означали кількість речовини кожного продукту:

n(СО 2) = n(Н2О) = 0,09 моль.

2. Знайдемо масу вуглецю в СО2 за алгоритмом:

n(З 2) ---> n(С)(в 2) ---> m(С)(в 2)
n(С)(в СО 2) = n(З 2) = 0,09 моль (за індексами у формулі).
m(С)(С 2) = n(С)(С 2) . М(С) = 0,09. 12 = 1,08 г = m(С)(у вих. в-ві)

3. Знайдемо масу водню в воді, що утворилася за алгоритмом:

n(Н 2 О) ---> n(Н)(в Н 2 О) ---> m(Н)(в Н 2 О)
n(Н) (в Н 2 О) > n(Н 2 О) у 2 рази (за індексами у формулі)
n(Н)(в Н 2 О) = 2 . n(Н 2 Про) = 2 . 0,09 = 0,18 моль
m(Н)(Н2O) = n(Н)(Н2O) . М(H) = 0,18. 1 = 0,18 г = m (Н) (у вих. в-ві)

4. Порівнюємо сумарну масу вуглецю та водню з масою вихідної речовини:

m(С)(С 2) + m(Н)(Н 2 О) = 1,08 + 0,18 = 1,26 г;
m орг. в-ва = 1,74 р.
m(С)(С 2) + m(Н)(Н 2 О) > m орг. в.в-а,

отже, кисень входить до складу вихідної речовини.

m(О)(у вих. в-ві) = m орг. в-ва - m(С)(в 2) - m(Н)(в Н 2 О) = 1,74 -1,26 = 0,48 р.

5. Отже, у вихідній речовині міститься: вуглець, водень та кисень.
Подальші дії нічим не відрізнятимуться від прикладів раніше розглянутих завдань. Позначимо шукану речовину як С х Н у Про z.

Крок 2 Складемо схему реакції горіння:

З х Н у Про z. + Про 2 ---> СО 2 + Н 2 Про

Крок 3 Визначимо співвідношення кількостей речовини ( n) вуглецю, водню та кисню у вихідному зразку органічної речовини. Кількість речовини вуглецю та водню ми вже визначили у першому кроці.
Кількості речовини ( n) кисню знайдемо за даними про його масу:

Крок 4. Знаходимо найпростішу формулу:

N(С): N(Н): N(О) = 0,09: 0,18: 0,03

Вибираємо найменше значення (в даному випадку «0,03») і ділимо на нього всі три числа:

Отримали набір найменших цілих чисел:

N(С): N(Н): N(О) = 3: 6:1

Це дає можливість записати найпростішу формулу: З 3 Н 6 Про 1

Крок 5. Виявлення істинної формули.
За даними про відносну щільність парів шуканої речовини по кисню визначаємо справжню молярну масу:

M істин. = D (Про 2). М(О 2) = 1,8125. 32 = 58 г/моль.

Визначимо значення молярної маси для найпростішої формули:

М простий. = 3.12 + 6. 1+1. 16 = 58 г/моль.

М простий. = M істин. отже, найпростіша формула є істинною.

З 3 Н 6 Про - молекулярна формула згорілої речовини.

Відповідь:З 3 Н 6 О.

Області

Державна бюджетна освітня установа

Mr (CхHy) = DN2 · 28, де DN2 - відносна щільність по азоту

Mr (CхHy) = DО2 · 32, де DО2 - відносна щільність по кисню

Mr (CхHy) = r · 22,4, де r абсолютна щільність (г/мл)

ПРИКЛАД 1 Алкан має щільність парів по кисню 2,25. Визначити його відносну молекулярну масу.

Обчислити відносну молекулярну масу Mr(CхHy) щодо відносної щільності: Mr(CхHy) = DО2·32 ,

Mr (CхHy) = 2,25 · 32 = 72

Вирішення розрахункових завдань на виведення молекулярної формули речовини за масовими частками елементів

Завдання 1. Знайти молекулярну формулу речовини, що містить 81,8% вуглецю та 18,2% водню. Відносна щільність речовини азоту дорівнює 1,57.

1. Записати умову завдання.

https://pandia.ru/text/78/558/images/image002_199.jpg" width="220" height="54 src=">

3. Знайти індекси х та y по відношенню:

https://pandia.ru/text/78/558/images/image005_123.jpg" width="282" height="70 src=">

2. Знайти масову частку водню:

https://pandia.ru/text/78/558/images/image007_103.jpg" width="303" height="41 src=">

отже, найпростіша формула – C2H5.

4. Знайти справжню формулу. Оскільки загальна формула алканів СnH2n+2 то справжня формула – С4Н10.

Завдання для самостійної роботи

Розв'язати задачі

1. Органічне речовина містить 84,21% вуглецю та 15,79% водню. Щільність парів речовини повітрям 3,93. Визначити формулу речовини.

2. Знайти молекулярну формулу граничного вуглеводню, масова частка вуглецю в якому 83,3%. Відносна щільність парів речовини – 2,59

3. Алкан має щільність пари повітрям 4,414. Визначити формулу алкану.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Габрієлян. 10, 11 кл. - М., Дрофа. 2008.

2. , Фельдман -8, 9. М.: Просвітництво, 1990;

3. Глінка хімія. Л.: Хімія, 1988;

4. Макареня хімію. М: Вища школа, 1989;

5. Романцева завдань та вправ із загальної хімії. М: Вища школа, 1991.

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

Вирішення 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

Для вирішення завдань цього типу необхідно знати загальні формули класів органічних речовин та загальні формули для обчислення молярної маси речовин цих класів:

Алгоритм вирішення більшості задач на знаходження молекулярної формуливключає наступні дії:

- Запис рівнянь реакцій у загальному вигляді;

- Знаходження кількості речовини n, для якої дано маса або об'єм, або масу або обсяг якої можна обчислити за умовою завдання;

- Знаходження молярної маси речовини М = m / n, формулу якого потрібно встановити;

- Знаходження числа атомів вуглецю в молекулі та складання молекулярної формули речовини.

Приклади розв'язання задачі 35 ЄДІ з хімії на знаходження молекулярної формули органічної речовини за продуктами згоряння з поясненням

При згорянні 11,6 г органічної речовини утворюється 13,44 л вуглекислого газу та 10,8 г води. Щільність парів цієї речовини повітрям дорівнює 2. Встановлено, що ця речовина взаємодіє з аміачним розчином оксиду срібла, каталітично відновлюється воднем з утворенням первинного спирту і здатне окислюватися підкисленим розчином перманганату калію до карбонової кислоти. На підставі цих даних:
1) встановіть найпростішу формулу вихідної речовини,
2) складіть його структурну формулу,
3) наведіть рівняння реакції взаємодії з воднем.

Рішення:загальна формула органічної речовини СxHyOz.

Перекладемо об'єм вуглекислого газу та масу води в молі за формулами:

n = m/Мі n = V/ Vm,

Молярний об'єм Vm = 22,4 л/моль

n(CO 2) = 13,44/22,4= 0,6 моль, =>у вихідній речовині містилося n(C) =0,6 моль,

n(H 2 O) = 10,8/18 = 0,6 моль, => у вихідній речовині містилося вдвічі більше n(H) = 1,2 моль,

Отже, шукане з'єднання містить кисень кількістю:

n(O)= 3,2/16 = 0,2 моль

Подивимося співвідношення атомів С, Н та О, що входять до складу вихідної органічної речовини:

n(C) : n(H) : n(O) = x: y: z = 0,6: 1,2: 0,2 = 3: 6: 1

Знайшли найпростішу формулу: 3 H 6

Щоб дізнатися справжню формулу, знайдемо молярну масу органічної сполуки за формулою:

М(СxHyOz) = Dповітря(СxHyOz) *M(повітря)

M іст (СxHyOz) = 29*2 = 58 г/моль

Перевіримо, чи справжня молярна маса відповідає молярній масі найпростішої формули:

М (З 3 H 6 О) = 12 * 3 + 6 + 16 = 58 г / моль - відповідає, => істинна формула збігається з найпростішою.

Молекулярна формула: 3 H 6

З даних завдання: » ця речовина взаємодіє з аміачним розчином оксиду срібла, каталітично відновлюється воднем з утворенням первинного спирту і здатне окислюватися підкисленим розчином перманганату калію до карбонової кислоти» робимо висновок, що це альдегід.

2) При взаємодії 18,5 г граничної одноосновної карбонової кислоти з надлишком розчину гідрокарбонату натрію виділилося 5,6 л (н.у.) газу. Визначте молекулярну формулу кислоти.

3) Деяка гранична одноосновна карбонова кислота масою 6 г вимагає для повної етерифікації такої ж маси спирту. При цьому виходить 102 г складного ефіру. Встановіть молекулярну формулу кислоти.

4) Визначте молекулярну формулу ацетиленового вуглеводню, якщо молярна маса продукту його реакції з надлишком бромоводню в 4 рази більша, ніж молярна маса вихідного вуглеводню

5) При згорянні органічної речовини масою 3,9 г утворилися оксид вуглецю (IV) масою 13,2 г і вода масою 2,7 г. Виведіть формулу речовини, знаючи, що щільність парів цієї речовини воднем дорівнює 39.

6) При згорянні органічної речовини масою 15 г утворилися оксид вуглецю (IV) об'ємом 16,8 л і вода масою 18 г. Виведіть формулу речовини, знаючи, що густина парів цієї речовини за фтороводнем дорівнює 3.

7) При згорянні 0,45 г газоподібної органічної речовини виділилося 0,448 л (н.у.) вуглекислого газу, 0,63 г води та 0,112 л (н.у.) азоту. Щільність вихідної газоподібної речовини азоту 1,607. Встановіть молекулярну формулу цієї речовини.

8) При згорянні безкисневої органічної речовини утворилося 4,48 л (н.у.) вуглекислого газу, 3,6 г води та 3,65 г хлороводню. Визначте молекулярну формулу згорілої сполуки.

9) При згорянні органічної речовини масою 9,2 г утворилися оксид вуглецю (IV) об'ємом 6,72 л (н.у.) та вода масою 7,2 г. Встановіть молекулярну формулу речовини.

10) При згорянні органічної речовини масою 3 г утворилися оксид вуглецю (IV) об'ємом 2,24 л (н.у.) та вода масою 1,8 г. Відомо, що ця речовина реагує з цинком.
На підставі даних умови завдання:
1) здійсніть обчислення, необхідні для встановлення молекулярної формули органічної речовини;
2) запишіть молекулярну формулу вихідної органічної речовини;
3) складіть структурну формулу цієї речовини, яка однозначно відображає порядок зв'язку атомів у його молекулі;
4) напишіть рівняння реакції цієї речовини з цинком.

Останні матеріали розділу: