Документ 3841795

I.
Определение простейшей химической формулы вещества по известным
массовым долям элемента.
Ar – относительная атомная масса элемента (А) и (В).
Mr (Ax By) – относительная молекулярная масса вещества Ax By
ω – массовая доля элемента (компонента) в системе.
Расчетные формулы для определения индексов в химической формуле вещества,
например для вещества Ax By:
 ( A) 
x
x  Ar ( A)
;
Mr ( Ax B y )
 ( A)  Mr ( Ax B y )
Ar ( A)
 ( B) 
y
x  Ar ( B )
Mr ( Ax B y )
отсюда
 ( B )  Mr ( Ax B y )
Ar ( B )
Отношение x : y равно:
x : y   ( A) :  ( B) 
 ( A)
:
 ( B)
Ar ( A) Ar ( B)
Формула для вычисления Mr(в-ва): Mr(в-ва) = D(газа) · Mr(газа)
Расчетные формулы для определения массы химического элемента m(Э) в
пропорции вещества:
m (Э) = m (в-ва) · ω(Э);
m( Э ) 
mв в а   (Э )
100%
где m (в-ва) – масса вещества;
ω(Э) – массовая доля элемента в веществе.
Выше записанные формулы являются основными при решении задач на
определение химической формулы вещества.
Задача 1.
При взаимодействии первичного одноатомного спирта, содержащего 60%
углерода и 13,3% водорода, с органической кислотой образовалось вещество,
плотность паров которого по водороду равна 58. Определите молекулярную
формулу каждого из веществ, участвующих в реакции и дайте им названия.
Решение:
1. Вычисляем массовую долю кислорода в спирте:
ω(О) = 100% - (60%+13,3%)=26,7%
Определяем соотношение атомов в формуле спирта:
Формула спирта CxHyOz
x: y:z 
60 13,3 26,7
:
:
 3 : 8 :1
12 1
16
2. Определяем формулу спирта: C3H7OH – пропанол 1
3. Находим молярную массу эфира M = 58 · 2 = 116 г/моль
4. Определяем формулу и даем название кислоты.
Т.к. общая формула сложного эфира R – COOC3H7, то M(R) = 116 – (COOC3H7)
= 116 – 87=29 г/моль; значит R – C2H5, что соответствует пропановой кислоте –
C2H5COOH.
5. Определяем формулу и название сложного эфира C2H5COOС3H7 –
пропилпропионат (или пропиловый эфир пропановой кислоты)
Задачи № 2 – 7 решаются, как и задача № 1.
Задача 2.
При взаимодействии одноатомного спирта, содержащего 52,17% углерода и
13,04% водорода, с органической кислотой, образуется вещество, плотность паров
которого по водороду равна 51. Определите молекулярную формулу каждого
вещества, участвующего в реакции, и дайте им название.
Задача3.
При взаимодействии одноатомного спирта, содержащего 37,5% углерода, 12,5%
водорода, с органической кислотой образуется вещество, плотность паров которого
по водороду равна 37. Определите молекулярную формулу каждого вещества,
участвующего в реакции, и дайте им название.
Задача 4.
При взаимодействии одноатомного спирта, содержащего 34,79% (О), 13,04% (Н),
с органической кислотой, имеющей неразветвленное строение, образовалось
вещество, плотность паров которого по водороду равна 58. Определите
молекулярную формулу каждого из веществ, участвующих в реакции, дайте им
название.
Задача 5.
При взаимодействии одноатомного спирта, содержащего 37,5% углерода, 50%
кислорода, с органической кислотой образуется вещество, плотность паров
которого по аргону равна 2,15. Определите молекулярную формулу каждого из
веществ, участвующих в реакции и дайте им название.
Задача 6.
Путресцин содержит 54,5% (С), 13,6% (Н), остальное приходится на азот.
Плотность его паров по водороду равна 44. Установите молекулярную формулу
путресцина. Приведите его структурную формулу, учитывая что молекула имеет
неразветвленный углеродистый скелет, а атомы азота максимально удалены друг от
друга. Приведите название путресцина по систематической номенклатуре.
Ответ: H2N – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – NH2 – 1,4 – диаминобутан
Задача 7.
Одно из важнейших химических соединений реагентов, относящихся к классу
диаминов, содержит 40% (С) , 46,7% (N), остальное – водород. Установите
молекулярную формулу этого органического соединения, приведите его
структурную формулу и химическое название.
Ответ: H2N – CH2 – CH2 – NH2 – 1,2 – диаминоэтан (тривиальное название –
этилендиамин)
Задача 8.
Установите формулу неорганического соединения, содержащего 20% магния,
53,3% кислорода и 26,67% некоторого элемента. Укажите название этого
соединения и класс, к которому оно относится.
Решение: MgxЭyOz
1. Находим соотношение Mg и O:
x( Mg ) : z (O) 
20 53,33
:
 0,83 : 3,33  1 : 4
24 16
2. Общая формула вещества MgЭyO4
3. Рассчитываем молярную массу соединения, взяв за основу массовую долю
магния или кислорода.
 (Mg ) 
Ar (Mg )
24
; 0,20 
M (MgЭy O4 )
M (MgЭy O4 )
M(MgЭyO4) = 120 г/моль
4. Определяем атомную массу неизвестного элемента: 120- (24+Э+64)=32 г/моль
или 0,2667 = Ar(Э)/120; Ar(Э) = 32 г/моль => элемент (Э) – сера (S)
5. Формула соединения: MgSO4 – сульфат магния, соль.
Задачи 9 и 10 решаются как задача 8.
Задача 9.
Установите формулу неорганического соединения, содержащего 36,51% натрия,
38,09% кислорода и 25,40% некоторого элемента. Укажите название этого
соединения и класс к которому оно относится.
Ответ: Na2SO3 – сульфит натрия, соль.
Задача 10.
Установите формулу неорганического соединения, содержащего 25,4% серы,
38,1% кислорода и 36,5% некоторого элемента. Укажите название этого соединения
и класс, к которому оно относится.
Ответ: Na2SO3 – сульфит натрия, соль.
II.
Определение молекулярной формулы вещества по продуктам сгорания.
В задачах данного вида элементы, составляющие вещество, переходят в продукт
сгорания. Качественный и количественный состав сгоревшего вещества
определяется по продуктам сгорания.
Задача 1.
При сгорании газообразного органического вещества выделилось 6,72 л (н.у.)
углекислого газа, 5.4 г воды, 3,65 г хлороводорода. Установите молекулярную
формулу сгоревшего вещества, рассчитайте его массу и приведите одно из
возможных его названий.
Решение:
1. Находим количества моль атомов углерода, водорода и хлора в сгоревшем
соединении
V
6,72


 0,3 моль

Vm 2,24

m 3,65

n(Cl )  n( HCl ) 

 0,1 моль
 на 0,1 отсюда 3 : 7 :1
M 36,5


5,4
n( H )  2n( H 2O)  n( HCl )  2 
 0,1  0,7 моль
18

n(C )  nCO2 
2. Определяем простейшую формулу: C3H7Cl
3. Простейшая формула является истинной, т.к. при удвоении или утроении
формулы получатся формулы, содержащие (H) и (Cl) больше, чем это отвечает
предельным структурам.
4. Название вещества: 2-хлорпропан или 1-хлорпропан
5. Масса вещества сгоревшего m(C3H7Cl) = 0,3 ∙12 + 0,7∙1+ 0,1∙ 35,5 = 7,85 г
Задачи 2 и 3 решаются как задача 1.
Задача 2.
При полном сгорании органического вещества выделилось 8,96 л (н.у.)
углекислого газа, 3,6 г воды, 14,6 г хлороводорода. Установите молекулярную
формулу и возможное название сгоревшего вещества, рассчитайте его массу.
Задача 3.
При сгорании бескислородного органического вещества выделилось 6,72 л
углекислого газа, 3,6 г воды и 7,3 г хлороводорода. Установите молекулярную
формулу сгоревшего соединения, приведите одну из его возможных структурных
формул, рассчитайте его массу.
Задача 4.
При полном сгорании газообразного органического вещества, не содержащего
кислород, выделилось 4,48 л (н.у.) углекислого газа, 1,8 л воды и 4 г фтороводорода.
Установите молекулярную формулу сгоревшего соединения, рассчитайте его объем
и массу.
Решение:
1. Найдем количество моль атомов (С), (F) и (Н) в сгоревшем веществе, а также
массы (С), (F) и (Н):
n(C) = n(CO2) = 4,48 : 22,4 = 0,2 моль;
m(C) = 0,2∙12 = 2,4 г;
n(F) = n(HF) = 4 : 20 = 0,2 моль;
m(F) = 0,2 ∙ 19 = 3,8 г;
n(H) = 2n(H2O) + n(HF) = 2 ∙ (1,8:18) +0,2 =0,4 моль;
m(H) = 0,4 г;
2. Определим простейшую формулу: CH2F
3. Определим истинную формулу: C2H4F2
4. Рассчитаем массу сгоревшего вещества: m =2,4 + 3,8 +0,4 = 6,6 г
5. Рассчитаем объем сгоревшего вещества:
1
2 O2  C2 H 4 F2  2CO2  H 2O  2 HF
2
Объем сгоревшего вещества в 2 раза меньше, чем объем CO2
V(в-ва) = 0,1 ∙ 22,4 = 2,24 л
Задачи 5 – 7 решаются как задача 4.
Задача 5.
При сгорании бескислородного органического вещества выделилось 4,48 л (н.у.)
CO2, 3,6 г H2O и 3,65 г хлороводорода. Установите молекулярную формулу
сгоревшего соединения, рассчитайте его объем и массу.
Задача 6.
При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего
кислорода, выделилось 13,2 г углекислого газа, 5,4 г воды и 2 г фтороводорода.
Установите молекулярную формулу сгоревшего соединения, рассчитайте его объем
и массу.
Задача 7.
На хлорирование алкилбензола было израсходовано 2,24 л хлора и образовалось
14,05 г монохлорпроизводного. Определите формулу и название алкилбензола.
III.
Определение молекулярной формулы вещества по уравнению
химической реакции, используя закон сохранения массы вещества.
Задача 1.
Некоторый сложный эфир массой 30 г подвергнут щелочному гидролизу. При
этом получено 34 г натриевой соли предельной одноосновной кислоты и 16г спирта.
Установите возможную химическую формулу этого эфира и назовите его.
Решение:
1. Составим уравнение гидролиза эфира в общем виде:
30 г
20 г
34 г
16 г
R  COOR1  NaOH  R  COONa  R1OH
2. Найдем массу и количество вещества гидроксида натрия:
m(NaOH) = (16 + 34) – 30 = 20 г
или n(NaOH) = 20 : 40 = 0,5 моль
3. По уравнению реакции определяем количество вещества эфира:
n(R – COOR1) = n(NaOH) = 0,5 моль
Вычислим молярную массу эфира:
М эфира 
m
30г

 60 г / моль
n 0,5 моль
4. Вычисли молярные массы радикалов:
M(R + R1) = 60 – (COO) = 60 – 44 =16 г/моль, следовательно, ими могут быть H и
CH3 – метил.
5. Установим формулу эфира и название: HCOOCH3 – метилформиат.
Задачи 2 и 3 решаются как задача 1.
Задача 2.
Некоторый сложный эфир подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено
9,8 г калиевой соли предельной одноосновной кислоты и 3,2 г спирта. Установите
возможную химическую формулу этого эфира, назовите его.
Задача 3.
При щелочном гидролизе 6 г некоторого сложного эфира получено 6,8 г
натриевой соли предельной одноосновной кислоты и 3,2 г спирта. Установите
возможную химическую формулу этого соединения и назовите его.