Számítási feladatok megoldása egy anyag molekulaképletének megtalálásához. Hogyan határozzuk meg egy szerves vegyület molekulaképletét

Elmélet a kémia egységes államvizsga 35. feladatához

Egy anyag molekulaképletének megkeresése

Egy anyag kémiai képletének megtalálása az elemek tömegrészeiből

Egy elem tömeghányada a tömegének és annak az anyagnak a teljes tömegéhez viszonyított aránya, amelyben szerepel:

$W=(m(elemek))/(m(elemek))$

Egy elem tömeghányadát ($W$) egy egység töredékében vagy százalékban fejezzük ki.

1. feladat Az anyag elemi összetétele a következő: a vas tömeghányada $72,41%$, az oxigén tömeghányada $27,59%$. Vezesse le a kémiai képletet!

Adott:

$W(Fe)=72,41%=0,7241$

$W(O)=27,59%=0,2759$

Megoldás:

1. A számításokhoz válassza ki az oxid tömegét $m$(oxid)$=100$ g Ekkor a vas és az oxigén tömege a következő lesz:

$m(Fe)=m_(oxid)·W(Fe); m(Fe)=100·0,7241=72,41$ g.

$m(O)=m_(oxid)·W(O); m(O)=100·0,2759=27,59 USD g.

2. A vas és az oxigén anyagok mennyisége megegyezik:

$ν(Fe)=(m(Fe))/(M(Fe));ν(Fe)=(72,41)/(56)=1,29.$

$ν(O)=(m(O))/(M(O));ν(O)=(27,59)/(16)=1,72.$

3. Határozza meg a vas és az oxigén mennyiségének arányát!

$ν(Fe) : ν(O)=1,29: 1,72.$

A kisebb számot $1-nek (1,29=1)$-nak vesszük, és megtaláljuk:

$Fe: O=1: 1,33 $.

4. Mivel a képletnek egész számú atomot kell tartalmaznia, ezt az arányt egész számokra csökkentjük:

$Fe: O=1: 1,33=2: 2,66=3·3,99=3: 4$.

5. Helyettesítse be a talált számokat, és kapja meg az oxidképletet:

$Fe: O=3: 4$, azaz az anyag képlete $Fe_3O_4$.

Válasz: $Fe_3O_4$.

Egy anyag kémiai képletének meghatározása az elemek tömeghányadaiból, ha egy adott anyag sűrűségét vagy relatív sűrűségét gáz halmazállapotban feltüntettük

2. feladat. A szén tömeghányada egy szénhidrogénben 80%$. A szénhidrogén hidrogénhez viszonyított relatív sűrűsége 15 dollár.

Adott:

Megoldás:

1. Jelöljük az anyag képletét $C_(x)H_(y)$-ként.

2. Határozza meg a szén- és hidrogénatomok mólszámát ennek a vegyületnek 100 $ g-jában:

$x=n(C); y=ν(H).$

$ν(C)=(m(C))/(M(C))=(80)/(12)=6,6; ν(H)=(m(H))/(M(H))=( 20)/(1)=20.$

1 út.

3. Az atomok kapcsolata:

$x: y = 6,6: 20 = 1: 3 $ vagy $ 2: 6 $.

Az anyag legegyszerűbb képlete: $CH_3$.

4. Határozza meg egy szénhidrogén molekulatömegét a gőzei relatív sűrűsége alapján!

$M_r$(anyagok)$=2D(H_2)=32D(O_2)=29D$(levegő).

$M_x=2D(H_2)=2·15=30$ g/mol.

5. Számítsa ki a szénhidrogén relatív molekulatömegét a legegyszerűbb képlet segítségével:

$M_r(CH_3)=A_r(C)+3A_r(H)=12+3=15$.

6. $M_x$ és $M_r$ értékei nem esnek egybe, $M_r=(1)/(2)M_x$, ezért a szénhidrogén képlet $C_2H_6$.

Ellenőrizzük: $M_r(C_2H_6)=2A_r(C)+6A_r(H)=2·12+6·1=30$.

Válasz: A $C_2H_6$ szénhidrogén molekulaképlete az etán.

2. módszer.

3. Az atomok kapcsolata:

$(x)/(y)=(6,6)/(20);(x)/(y)=(1)/(3,03);y=3,03x.$

5. A moláris tömeg a következőképpen ábrázolható:

$M_r(C_xH_y)=A_r(C)_x+A_r(H)_y; M_r(C_xH_y)=12x+y$ vagy 30$=12x+1y$.

6. Megoldunk egy két egyenletrendszert két ismeretlennel:

$\(\table\ y=3.03x; \12x+y=30;$12x+3.03x=30;x=2;y=6.$

Válasz: A $C_2H_6$ képlet az etán.

Anyag kémiai képletének meghatározása a kiindulási anyagra és annak égéstermékeire vonatkozó adatok alapján (kémiai reakció egyenletével)

3. feladat. Határozza meg egy 1,97 $ g/l sűrűségű szénhidrogén molekulaképletét, ha 4,4 $ g oxigénben égetésekor 6,72 $ l szén-monoxid (IV) (n.s.) és 7,2 $ g víz keletkezik. .

Adott:

$m(C_xH_y)=4,4$ g

$ρ(C_xH_y)=1,97 $ g/l

$V(CO_2)=6,72$ l

$m(H_2O) = 7,2 $ g

Megoldás:

1. Írjuk fel a szénhidrogén égési egyenlet diagramját!

$(C_xH_y)↖(4,4g)+O_2→(CO_2)↖(6,72l)+(H_2O)↖(7,2g)$

2. Számítsa ki a $C_xH_y·M=ρ·V_m$ móltömeget,

$M=1,97$ g/l$·22,4$ l/mol$=44$ g/mol.

Relatív molekulatömeg $M_r=44$.

3. Határozza meg az anyag mennyiségét:

$ν(C_xH_y)=(m)/(M)$ vagy $ν(C_xH_y)=(4,4)/(44)=0,1 $ mol.

4. A moláris térfogat értékét felhasználva azt kapjuk, hogy:

$ν(CO_2)=(m)/(M)$ vagy $ν(H_2O)=(7,2)/(18)=0,4 mol.

6. Ezért: $ν(C_xH_y) : ν(CO_2) : νH_2O=0.1$ mol $: 0.3$ mol $: 0.4$ mol vagy $1:3:4$, aminek meg kell felelnie az egyenletben szereplő együtthatóknak, és lehetővé teszi, hogy a szénatomok és a hidrogén számának meghatározásához:

$C_xH_y+O_2→3CO+4H_2O$.

Az egyenlet végső formája:

$C_3H_8+5O_2→3CO_2+4H_2O$.

Válasz: szénhidrogén képlet $C_3H_8$ - propán.

Egyes problémák esetén a keresett anyag elemi összetétele nem nyilvánvaló a feltétel szövegéből. Leggyakrabban ez a szerves anyagok égési reakcióira vonatkozik. Az összetételi bizonytalanság általában az égett anyagban jelen lévő oxigén lehetőségével jár. Az ilyen problémák megoldásának első lépésében számítással kell meghatározni a kívánt anyag elemi összetételét.

Probléma 2.11.
1,74 g szerves vegyület elégetésével 5,58 g CO 2 és H 2 O keveréket kaptunk. Ebben a keverékben a CO 2 és H 2 O anyagok mennyisége megegyezett. Határozza meg egy szerves vegyület molekulaképletét, ha gőzének oxigénhez viszonyított relatív sűrűsége 1,8125!
Adott:
szerves vegyület tömege: m org v.va = 1,74 g;
az oldat termékeinek össztömege: m(CO 2) + m(H 2 O) = 5,58 g;
az oldat termékeiben lévő anyagok aránya: n(CO 2) = n(H20);
a kiindulási anyag relatív gőzsűrűsége az oxigénhez viszonyítva: D(O 2) = 1,8125.
Megtalálja: az elégetett vegyület molekulaképlete.
Megoldás:
1. lépés Az elégetett szerves vegyület osztálya nincs feltüntetve, így az elemi összetételt csak a reakciótermékek alapján lehet megítélni. A szén és a hidrogén egyértelműen szerepelt az égett anyag összetételében, mivel ezek az elemek jelen vannak az égéstermékekben, és csak a levegő oxigénje vett részt a reakcióban. Ezenkívül az összes szén és az összes hidrogén teljesen átkerült az eredeti anyagból CO 2 -be és H 2 O-ba. Talán a kívánt vegyület összetétele oxigént is tartalmazott.
Az oxigén jelenlétével vagy hiányával kapcsolatos helyzet tisztázható a problémakörülmények adataiból. Ismerjük az elégetett szerves vegyület tömegét és mennyiségi adatait,
termékekkel kapcsolatos. Nyilvánvaló, hogy ha a CO 2 -ből származó szén és a H 2 O hidrogénének össztömege megegyezik az eredeti szerves anyag tömegével, akkor az összetételében nem volt oxigén. Ellenkező esetben, ha

m[(C)(CO 2-ban)] + m[(H)(H20-ban)] > m org. in-va

Az oxigén az eredeti anyag része volt, és tömegét a különbség határozza meg:

m org. in-va – m(C)(CO 2-ben) – m(H)(H 2 O-ban) = m(O)(az eredeti in-ve).

Határozzuk meg a reakciótermékekben lévő szén és hidrogén tömegét, és hasonlítsuk össze a kiindulási anyag tömegével.
1. A feltétel a reakciótermékek össztömegére vonatkozó információkat tartalmaz, ezért mindenekelőtt az egyes termékek tömegét külön-külön kell azonosítanunk. Ehhez jelöljük a képződött szén-dioxid anyagmennyiségét a „ A" Ezután a feltételeknek megfelelően:

n(CO 2) = n(H 2 O) = a mol.

Az ismert „a” értékkel meghatározzuk a CO 2 és a H 2 O tömegét:

m(CO 2) = M(CO 2). n(CO 2) = (44. a) g,
m(H20)=M(H20). n(H 2 O) = (18. a) g.

A kapott kifejezéseket összegezzük, és egyenlővé tesszük a feltételből származó reakciótermékek össztömegének értékével:

(44 . A) + (18 . A) = 5,58.

Kaptunk egy matematikai egyenletet egy ismeretlennel. Megoldása után megtaláljuk az ismeretlen mennyiség értékét: A = 0,09.

Ezzel az értékkel jelöltük az egyes termékek anyagmennyiségét:

n(CO 2) = n(H20) = 0,09 mol.

2. Határozzuk meg a szén tömegét a CO2-ben a következő algoritmus segítségével:

n(СO 2) ---> n(С) (CO 2 -ben) ---> m(С) (CO 2 -ben)
n(C)(CO2-ban) = n(CO2) = 0,09 mol (a képletben szereplő indexek szerint).
m(C)(CO 2-ban) = n(C)(CO 2-ben). M(C)=0,09. 12 = 1,08 g = m(C) (eredeti formában)

3. Határozzuk meg a hidrogén tömegét a kapott vízben a következő algoritmus segítségével:

n(H2O) ---> n(H)(H2O-ban) ---> m(H)(H2O-ban)
n(H) (H 2 O-ban) > n(H 2 O) 2-szer (a képletben szereplő indexek szerint)
n(H)(H20-ban) = 2. n(H2O)=2. 0,09 = 0,18 mol
m(H)(H2O-ban) = n(H)(H2O-ban). M(H)=0,18. 1 = 0,18 g = m(N) (eredeti formában)

4. Hasonlítsa össze a szén és a hidrogén teljes tömegét a kiindulási anyag tömegével:

m(C)(CO2-ban) + m(H)(H20-ban) = 1,08 + 0,18 = 1,26 g;
m org. in-va = 1,74 g.
m(C)(CO 2-ban) + m(H)(H20-ban) > m org. v.v-a,

ezért az oxigén benne van az eredeti anyag összetételében.

m(O)(eredetiben) = m org. in-va – m(C)(CO 2-ben) – m(H)(H 2 O-ban) = 1,74 -1,26 = 0,48 g.

5. Tehát a kiindulási anyag tartalmaz: szenet, hidrogént és oxigént.
A további műveletek nem különböznek a korábban tárgyalt feladatok példáitól. Jelöljük a kívánt anyagot C x H y O z-ként.

2. lépés. Készítsünk egy diagramot az égési reakcióról:

C x N y O z . + O 2 ---> CO 2 + H 2 O

3. lépés Határozzuk meg az anyagmennyiségek arányát ( n) szén, hidrogén és oxigén az eredeti szervesanyag-mintában. Már az első lépésben meghatároztuk a szén és hidrogén anyagok mennyiségét.
Anyagmennyiségek ( n) oxigén tömegére vonatkozó adatokból megtudjuk:

4. lépés Megtaláljuk a legegyszerűbb képletet:

N(C):N(H):N(O)=0,09:0,18:0,03

Kiválasztjuk a legkisebb értéket (jelen esetben „0,03”), és elosztjuk vele mindhárom számot:

Kaptunk egy halmazt a legkisebb egész számokból:

N(C):N(H):N(O)=3:6:1

Ez lehetővé teszi a legegyszerűbb képlet felírását: C 3 H 6 O 1

5. lépés. Az igazi képlet feltárása.
A kívánt anyag oxigénhez viszonyított relatív gőzsűrűségére vonatkozó adatok alapján meghatározzuk a valódi moláris tömeget:

M igaz = D(O 2) . M(02)=1,8125. 32 = 58 g/mol.

Határozzuk meg a moláris tömeg értékét a legegyszerűbb képlethez:

M egyszerű. = 3,12 + 6. 1 +1. 16 = 58 g/mol.

M egyszerű. = M igaz. ezért a legegyszerűbb képlet igaz.

A C 3 H 6 O az elégetett anyag molekulaképlete.

Válasz: C 3 H 6 O.

Ha ismerjük egy anyag kémiai képletét, akkor elég egyszerűen kiszámítani az egyes elemek relatív tömegét.

Látszólag két fő típusa különböztethető meg az űrlapokon alapuló számítási feladatoknak utca vegyi anyagok. Először is, ismerve az egyes elemek atomtömegét, kiszámíthatja az anyag móljára jutó össztömegüket, és meghatározhatja az egyes elemek százalékos arányát. Másodszor, megoldhatja a fordított problémát: keresse meg a kémiai képletet az anyag adott százalékos elemei alapján (kémiai elemzési adatok alapján)

Nézzünk néhány példát.

1. példa Számítsa ki az egyes elemek százalékos tömegarányát foszforsavban!
Megoldás. Az egyes elemek relatív atomtömegének ismeretében kiszámítjuk a H 3 PO 4 összegét:

M r (N 3 P0 4) = 3A r (N) + A r (P) + 4A r (0) = 3. 1 + 31 + 16 . 4 = 98. Ekkor például a hidrogéntartalom az

2. példa A vas három oxidot képez oxigénnel. Az egyik 77,8% vasat tartalmaz, egy másik - 70,0, a harmadik pedig - 72,4%. Határozza meg az oxidok képleteit!

Megoldás. Írjuk fel a vas-oxid képletét általános esetben: F x O y . Találjunk kapcsolatot x:yés egész arányhoz vezetve meghatározzuk az oxidok képleteit.

1. Kísérletileg megállapították, hogy egy 116 g/mol moláris tömegű anyag 23±2% nitrogént tartalmaz. Tisztázni kell a nitrogén százalékos arányát.

2. Egy 32 relatív molekulatömegű nitrogén-hidrogén vegyület kémiai analízise azt mutatta, hogy a vegyületben a nitrogén tömeghányada 66%. Bizonyítsa be, hogy az elemzési eredmények hibásak.

3. Határozzuk meg egy 1,22 tömegű anyag képletét! rész kálium, 1,11 tömeg% rész klór és 2,00 tömeg% oxigén részei. Léteznek más, azonos minőségi összetételű anyagok? Mit tud mondani (a képletek nyelvén) a mennyiségi összetételükről?

4. Néhány fém-klorid 74,7% klórt tartalmaz; azonosítsa az ismeretlen fémet.

5. Egy X elemet tartalmazó só a következő elemek tömegarányával rendelkezik
X: H: N: O = 12: 5: 14: 48. Mi ennek a sónak a képlete?

6. század közepén. Az uránhoz a következő atomtömeg értékeket rendelték: 240 (Mengyelejev), 180 (Armstrong), 120 (Berzelius). Ezeket az értékeket az uránkátrány (az egyik urán-oxid) kémiai elemzésének eredményeiből kaptuk, amely azt mutatta, hogy 84,8% uránt és 15,2% oxigént tartalmaz. Milyen képletet tulajdonított ennek az oxidnak Mengyelejev, Armstrong és Berzelius?

7. Néhány timsó (A 1 + B 3 + (SO 4) 2. 12H 2 O összetételű kristályos hidrát) 51,76% oxigént és 4,53% hidrogént tartalmaz. Határozza meg a timsó képletét!

8. A vegyület hidrogént (tömeghányad - 6,33%), szenet (tömeghányad - 15,19%), oxigént (tömeghányad - 60,76%) és még egy elemet tartalmaz, amelyek atomjainak száma a molekulában megegyezik a szén számával atomok. Határozza meg, hogy milyen vegyületről van szó, milyen osztályba tartozik és hogyan viselkedik hevítéskor.

1. A nitrogén 23%-a az

Az anyag csak egész számú nitrogénatomot tartalmazhat (14 relatív tömeg). Ez azt jelenti, hogy a nitrogén tömegének egy mól anyagban a 14 többszörösének kell lennie. Így 116 g anyagnak 14n (g) nitrogént kell tartalmaznia (14, 28, 42, 56 stb.). A 26,7-hez legközelebb eső szám (a 14 többszörösei) 28. Az anyagban lévő nitrogén tömeghányada egyenlő

2 . Ha a kémiai elemzést helyesen végzik el, akkor ennek a nitrogén-hidrogén vegyület molekulájának tartalmaznia kell

A molekulában lévő atomok száma nem lehet töredékes, ezért az elemzést hibásan végezték el.

3. A mennyiségi összetétel meghatározásához az elemek tömegrészeit relatív atomtömegükre osztjuk

azaz a kívánt anyag képlete KC1O 4 (kálium-perklorát).

Ugyanezeket az elemeket tartalmazza a kálium-hipoklorit KClO, kálium-klorit KClO 2, kálium-klorát KClO 3.

Titán vagy magnézium.

Kémia, C. rész. C5. feladat. Szerves anyagok képleteinek meghatározása.

Feladattípusok a C5 feladatban.

Egy anyag képletének meghatározása a kémiai elemek tömegarányai vagy az anyag általános képlete alapján;

Egy anyag képletének meghatározása égéstermékek alapján;

Egy anyag képletének meghatározása kémiai tulajdonságai alapján.

Szükséges elméleti információk.

Egy anyagban lévő elem tömeghányada. Egy elem tömeghányada az anyagban lévő tömegszázalékban kifejezett tartalma. Például egy C 2 H 4 összetételű anyag 2 szénatomot és 4 hidrogénatomot tartalmaz. Ha egy ilyen anyagból 1 molekulát veszünk, akkor a molekulatömege egyenlő lesz: Mr(C 2 H 4) = 2 12 + 4 1 = 28 amu. és 2 12 amu-t tartalmaz. szén. Az anyagban lévő szén tömegrészének meghatározásához a tömegét el kell osztani a teljes anyag tömegével: ω(C) = 12 2 / 28 = 0,857 vagy 85,7%. Ha egy anyag általános képlete C x H y O z, akkor az egyes atomjaik tömeghányada is egyenlő tömegük és a teljes anyag tömegének arányával. A C atomok x tömege - 12x, a H atomok tömege y, az oxigénatomok z tömege 16z. Ekkor ω(C) = 12 x / (12x + y + 16z) Ha ezt a képletet általános formában írjuk fel, a következő kifejezést kapjuk:

Egy anyag molekuláris és legegyszerűbb képlete. Példák.

X gáz relatív sűrűsége Y - D gázhoz alapján (X). A D relatív sűrűség egy olyan érték, amely megmutatja, hogy X gáz hányszor nehezebb az Y gáznál. Ezt az X és Y gázok moláris tömegének arányaként számítjuk ki: D Y (X) = M(X) / M(Y) ) Gyakran használják számításokhoz a gázok relatív sűrűsége a hidrogén és a levegő esetében. X gáz relatív sűrűsége hidrogénnel: D H2 = M (gáz X) / M (H2) = M (X gáz) / 2 A levegő gázok keveréke, így csak az átlagos moláris tömeg számítható rá. Értékét 29 g/mol-nak vesszük (a hozzávetőleges átlagos összetétel alapján). Ezért: D légi úton. = M (gáz X) / 29

Abszolút gázsűrűség normál körülmények között. A gáz abszolút sűrűsége normál körülmények között 1 liter gáz tömege. Általában gázoknál g/l-ben mérik. ρ = m (gáz) / V (gáz) Ha 1 mól gázt veszünk, akkor: ρ = M / V m, és a gáz moláris tömegét a sűrűség és a moláris térfogat szorzatával kaphatjuk meg.

Különböző osztályokba tartozó anyagok általános képletei.

Az anyagok képleteinek meghatározása az összetételében lévő atomok tömeghányadával.

Az ilyen problémák megoldása két részből áll:

Először is meg kell találni az anyagban lévő atomok mólarányát - ez megfelel a legegyszerűbb képletnek. Például egy A x B y összetételű anyag esetében az A és B anyagok mennyiségének aránya megfelel a molekulában lévő atomok számának arányának: x: y = n(A) : n(B) ;

majd az anyag moláris tömegének felhasználásával meghatározzuk valódi képletét.

1. példa Határozza meg annak az anyagnak a képletét, amely 84,21% C-t és 15,79% H-t tartalmaz, és a levegőben lévő relatív sűrűsége 3,93.

Az 1. példa megoldása.

Legyen az anyag tömege 100 g, ekkor C tömege 84,21 g, H tömege 15,79 g.

Határozzuk meg az egyes atomok anyagmennyiségét: ν(C) = m / M = 84,21 / 12 = 7,0175 mol, ν(H) = 15,79 / 1 = 15,79 mol.

Meghatározzuk a C és H atomok mólarányát: C: H = 7,0175: 15,79 (mindkét számot csökkentsük a kisebb számmal) = 1: 2,25 (szorozzuk 4-gyel) = 4: 9. Így a legegyszerűbb képlet a C 4 N 9.

A relatív sűrűség felhasználásával kiszámítjuk a moláris tömeget: M = D (levegő) 29 = 114 g/mol. A legegyszerűbb C 4 H 9 képletnek megfelelő moláris tömeg 57 g/mol, ami 2-szer kisebb, mint a valódi moláris tömeg. Ez azt jelenti, hogy a valódi képlet a C 8 H 18.

Létezik egy sokkal egyszerűbb módszer a probléma megoldására, de sajnos nem kap teljes pontot. De alkalmas a valódi képlet ellenőrzésére, pl. segítségével ellenőrizheti a megoldást. 2. módszer: Megtaláljuk a valódi moláris tömeget (114 g/mol), majd megtaláljuk a szén- és hidrogénatomok tömegét ebben az anyagban azok tömegrészei alapján. m(C)=114; 0,8421=96; azok. szénatomok száma 96/12 = 8 m(H) = 114 0,1579 = 18; azaz az atomok száma H 18/1 = 18. Az anyag képlete C 8 H 18.

Válasz: C 8 H 18.

2. példa Határozzuk meg egy 2,41 g/l sűrűségű alkin képletét normál körülmények között!

A 2. példa megoldása. Az alkin általános képlete: C n H 2n−2 Hogyan állapítható meg egy gáz halmazállapotú alkin sűrűsége alapján a moláris tömege? A ρ sűrűség 1 liter gáz tömege normál körülmények között. Mivel 1 mól anyag 22,4 liter térfogatot foglal el, meg kell találni, hogy mennyi 22,4 liter ilyen gáz tömege: M = (sűrűség ρ) (moláris térfogat V m) = 2,41 g/l 22,4 l/mol = 54 g/mol. Ezután hozzunk létre egyenletet a moláris tömegre és n-re: 14 n − 2 = 54, n = 4. Ez azt jelenti, hogy az alkin képlete C 4 H 6 .

Válasz: C 4 H 6.

3. példa Határozza meg a telített aldehid képletét, ha ismert, hogy ebből az aldehidből 3 10 22 molekula tömege 4,3 g.

A 3. példa megoldása. Ebben a feladatban a molekulák száma és a megfelelő tömeg adott. Ezen adatok alapján ismét meg kell találnunk az anyag moláris tömegét. Ehhez emlékeznie kell arra, hogy hány molekulát tartalmaz 1 mól anyag. Ez Avogadro száma: N a = 6,02 10 23 (molekulák). Ez azt jelenti, hogy az aldehid anyag mennyiségét: ν = N / Na = 3 10 22 / 6,02 10 23 = 0,05 mol, moláris tömegét pedig: M = m / n = 4,3 / 0,05 = 86 g/ mol. Ezután, mint az előző példában, összeállítunk egy egyenletet, és megtaláljuk n-t. A telített aldehid általános képlete C n H 2n O, azaz M = 14n + 16 = 86, n = 5.

Válasz: C 5 H 10 O, pentanál.

4. példa Határozza meg a 31,86% szenet tartalmazó diklór-alkán képletét!

A 4. példa megoldása. A diklór-alkán általános képlete: C n H 2n Cl 2, 2 klóratom és n szénatom van. Ekkor a szén tömeghányada egyenlő: ω(C) = (C atomok száma a molekulában) (C atomtömege) / (diklór-alkán molekulatömege) 0,3186 = n 12 / (14n + 71) n = 3 , az anyag diklór-propán.

Válasz: C 3 H 6 Cl 2, diklórpropán.

Égéstermékeken alapuló anyagok képleteinek meghatározása.

Égési problémák esetén a vizsgált anyagban lévő elemi anyagok mennyiségét az égéstermékek - szén-dioxid, víz, nitrogén és mások - térfogata és tömege határozza meg. A megoldás többi része ugyanaz, mint az első típusú probléma esetében.

5. példa 448 ml (n.s.) gáz halmazállapotú telített, nem gyűrűs szénhidrogént elégetünk, és a reakciótermékeket feleslegben lévő mészvízen engedjük át, így 8 g csapadék képződik. Milyen szénhidrogént szedtek?

Az 5. példa megoldása.

A gáz halmazállapotú telített, nem ciklikus szénhidrogén (alkán) általános képlete: C n H 2n+2 Ekkor az égési reakcióvázlat így néz ki: C n H 2n+2 + O 2 → CO 2 + H 2 O. Könnyen belátható, hogy 1 mol alkán elégetésekor n mol szén-dioxid szabadul fel. Az alkánanyag mennyiségét a térfogata alapján találjuk meg (ne felejtsük el átváltani a millilitereket literre!): ν(C n H 2n+2) = 0,488 / 22,4 = 0,02 mol.

A szén-dioxid mészvízen, Ca(OH) 2-n keresztül kalcium-karbonát csapadék képződik: CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O A kalcium-karbonát csapadék tömege 8 g, a moláris a kalcium-karbonát tömege 100 g/mol. Ez azt jelenti, hogy anyagmennyisége ν(CaCO 3) = 8 / 100 = 0,08 mol. A szén-dioxid anyag mennyisége szintén 0,08 mol.

A szén-dioxid mennyisége 4-szer nagyobb, mint az alkáné, ami azt jelenti, hogy az alkán képlete C4H10.

Válasz: C 4 H 10.

6. példa Egy szerves vegyület nitrogénhez viszonyított relatív gőzsűrűsége 2. 9,8 g vegyület elégetésekor 15,68 liter szén-dioxid (NO) és 12,6 g víz képződik. Vezesse le egy szerves vegyület molekulaképletét!

A 6. példa megoldása. Mivel egy anyag égéskor szén-dioxiddá és vízzé alakul, ez azt jelenti, hogy C, H és esetleg O atomokból áll. Ezért általános képlete C x H y O z.

Felírhatjuk az égési reakció sémáját (az együtthatók elrendezése nélkül): C x H y O z + O 2 → CO 2 + H 2 O A kiindulási anyagból minden szén átmegy szén-dioxidba, az összes hidrogén pedig vízbe.

Meghatározzuk a CO 2 és H 2 O anyagok mennyiségét, és meghatározzuk, hogy hány mol C és H atomot tartalmaznak: ν(CO 2) = V / V m = 15,68 / 22,4 = 0,7 mol. Egy CO 2 molekulára van egy C atom, ami azt jelenti, hogy annyi mol szén van, mint CO 2.

ν(C) = 0,7 mol ν(H2O) = m/M = 12,6/18 = 0,7 mol.

Egy molekula víz tartalmaz kettő atom H, a hidrogén mennyiségét jelenti kétszer annyi mint a víz. ν(H) = 0,7 2 = 1,4 mol.

Ellenőrizzük az oxigén jelenlétét az anyagban. Ehhez a teljes kiindulási anyag tömegéből ki kell vonni a C és H tömegét m(C) = 0,7 12 = 8,4 g, m(H) = 1,4 1 = 1,4 g A teljes anyag tömege: 9,8 g m(O) = 9,8 − 8,4 − 1,4 = 0, vagyis ebben az anyagban nincsenek oxigénatomok. Ha egy adott anyagban oxigén jelen lenne, akkor a tömege alapján meg lehetne határozni az anyag mennyiségét, és három különböző atom jelenléte alapján ki lehet számítani a legegyszerűbb képletet.

A következő lépések már ismerősek számodra: a legegyszerűbb és legigazabb képletek keresése. C: H = 0,7: 1,4 = 1:2 A legegyszerűbb képlet a CH 2.

A valódi moláris tömeget a gáz nitrogénhez viszonyított relatív sűrűsége alapján keressük (ne felejtsük el, hogy a nitrogén kétatomos molekulák N 2 és moláris tömege 28 g/mol): M forrás. = D N2-vel M (N2) = 228 = 56 g/mol. Az igazi képlet CH 2, moláris tömege 14. 56 / 14 = 4. Az igazi képlet: C 4 H 8.

Válasz: C 4 H 8.

7. példa. Határozzuk meg egy olyan anyag molekulaképletét, amelyből 9 g elégetésekor 17,6 g CO 2, 12,6 g víz és nitrogén keletkezik! Ennek az anyagnak a hidrogénhez viszonyított relatív sűrűsége 22,5. Határozza meg egy anyag molekulaképletét!

A 7. példa megoldása.

Az anyag C-, H- és N-atomot tartalmaz, mivel az égéstermékekben lévő nitrogén tömege nincs megadva, ezért azt az összes szerves anyag tömege alapján kell kiszámítani. Égési reakcióvázlat: C x H y N z + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2

Meghatározzuk a CO 2 és H 2 O anyagok mennyiségét, és meghatározzuk, hogy hány mol C és H atomot tartalmaznak:

ν(CO2)=m/M=17,6/44=0,4 mol. ν(C) = 0,4 mol. ν(H20)=m/M=12,6/18=0,7 mol. ν(H) = 0,7 2 = 1,4 mol.

Határozzuk meg a nitrogén tömegét a kiindulási anyagban! Ehhez a C és H tömegét ki kell vonni a teljes kiindulási anyag tömegéből.

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

A teljes anyag tömege 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 A legegyszerűbb képlet a C 2 H 7 N. Valódi moláris tömeg M = D H2-vel M(H 2) = 22,5 2 = 45 g/mol. Egybeesik a legegyszerűbb képletre számított moláris tömeggel. Vagyis ez az anyag valódi képlete.

Válasz: C 2 H 7 N.

8. példa. Az anyag C-t, H-t, O-t és S-t tartalmaz. Ebből 11 g elégetésekor 8,8 g CO 2, 5,4 g H 2 O szabadult fel, és a kén teljesen átalakul bárium-szulfáttá, melynek tömege kiderült 23,3 g Határozzuk meg az anyag képletét.

A 8. példa megoldása. Egy adott anyag képlete ábrázolható C x H y S z O k. Égéskor szén-dioxidot, vizet és kén-dioxidot termel, ami aztán bárium-szulfáttá alakul. Ennek megfelelően az eredeti anyagból származó összes kén bárium-szulfáttá alakul.

Megtaláljuk a vizsgált anyagból a szén-dioxid, víz és bárium-szulfát, valamint a megfelelő kémiai elemek mennyiségét:

ν(CO 2) = m/M = 8,8/44 = 0,2 mol. ν(C) = 0,2 mol. ν(H20)=m/M=5,4/18=0,3 mol. ν(H) = 0,6 mol. ν(BaSO 4) = 23,3/233 = 0,1 mol. ν(S) = 0,1 mol.

Kiszámítjuk a kiindulási anyagban lévő oxigén becsült tömegét:

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 anyag − 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

Megtaláljuk az anyagban az elemek mólarányát: C: H: S: O = 0,2: 0,6: 0,1: 0,3 = 2: 6: 1: 3 Az anyag képlete C 2 H 6 SO 3. Meg kell jegyezni, hogy így csak a legegyszerűbb képletet kaptuk. A kapott képlet azonban igaz, hiszen ha ezt a képletet (C 4 H 12 S 2 O 6) próbáljuk megduplázni, akkor kiderül, hogy 4 szénatomhoz a kén és az oxigén mellett 12 H atom van, és ez lehetetlen.

Válasz: C 2 H 6 SO 3.

Az anyagok képleteinek meghatározása kémiai tulajdonságaik alapján.

9. példa. Határozza meg az alkadién képletét, ha 80 g 2%-os brómoldat el tudja színteleníteni.

A 9. példa megoldása.

Az alkadiének általános képlete C n H 2n−2. Írjuk fel az egyenletet a bróm alkadiénhez adásának reakciójára, ne felejtsük el, hogy a dién molekulában két kettős kötésés ennek megfelelően 2 mól bróm reagál 1 mól diénnel: C n H 2n-2 + 2Br 2 → C n H 2n-2 Br 4

Mivel a feladat megadja a diénnel reagáló brómos oldat tömegét és százalékos koncentrációját, így kiszámíthatjuk a reagált brómos anyag mennyiségét:

m(Br 2) = m oldat ω = 80 0,02 = 1,6 g ν(Br 2) = m / M = 1,6 / 160 = 0,01 mol.

Mivel a reakcióba lépő bróm mennyisége kétszerese az alkadiénnek, így a dién mennyiségét és (mivel tömege ismert) moláris tömegét is megtaláljuk:

		C n H 2n−2 Br 4

1. M dién = m/v = 3,4/0,05 = 68 g/mol.

   Az alkadién képletét általános képleteivel találjuk meg, a moláris tömeget n-ben kifejezve:

14n − 2 = 68 n = 5.

Ez a pentadién C5H8.

Válasz: C 5 H 8.

10. példa. Amikor 0,74 g telített egyértékű alkohol kölcsönhatásba lép a fém nátriummal, hidrogén szabadul fel 112 ml propén hidrogénezéséhez (n.o.). Milyen alkohol ez?

A 10. példa megoldása.

A telített egyértékű alkohol képlete C n H 2n+1 OH. Itt célszerű az alkoholt olyan formában felírni, amelyben könnyen megszerkeszthető a reakcióegyenlet - pl. külön OH csoporttal.

Hozzunk létre reakcióegyenleteket (nem szabad megfeledkeznünk a reakciók kiegyenlítésének szükségességéről):

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

Megtalálható a propén mennyisége, és ebből - a hidrogén mennyisége. A hidrogén mennyiségének ismeretében megkapjuk a reakcióból származó alkohol mennyiségét:

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

Határozza meg az alkohol és n moláris tömegét:

M alkohol = m / ν = 0,74 / 0,01 = 74 g/mol, 14n + 18 = 74 14n = 56 n = 4.

Alkohol - butanol C 4 H 7 OH.

Válasz: C 4 H 7 OH.

11. példa. Határozzuk meg az észter képletét, amelyből 2,64 g hidrolízise során 1,38 g alkohol és 1,8 g egybázisú karbonsav szabadul fel.

A 11. példa megoldása.

Egy alkoholból és egy eltérő szénatomszámú savból álló észter általános képlete a következőképpen ábrázolható: C n H 2n+1 COOC m H 2m+1 Ennek megfelelően az alkohol képlete C m H 2m +1 OH, és a sav C n H 2n+1 COOH. Az észter hidrolízis egyenlete: 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

Az anyagok tömegének megmaradásának törvénye szerint a kiindulási anyagok tömegeinek összege és a reakciótermékek tömegeinek összege egyenlő. Ezért a probléma adataiból megtalálhatja a víz tömegét:

m H2O = (sav tömege) + (alkohol tömege) − (éter tömege) = 1,38 + 1,8 - 2,64 = 0,54 g ν H2O = m / M = 0,54 / 18 = 0,03 mol

Ennek megfelelően a sav és az alkohol anyagok mennyisége is mólokkal egyenlő. A moláris tömegüket megtalálja:

M sav = m/ν = 1,8/0,03 = 60 g/mol, M alkohol = 1,38/0,03 = 46 g/mol.

Két egyenletet kapunk, amelyekből megtaláljuk m-t és n-t:

M CnH2n+1COOH = 14n + 46 = 60, n = 1 - ecetsav M CmH2m + 1OH = 14m + 18 = 46, m = 2 - etanol.

Így a keresett észter az ecetsav etil-észtere, az etil-acetát.

Válasz: CH 3 COOC 2 H 5.

12. példa. Határozzuk meg egy aminosav képletét, ha 8,9 g nátrium-hidroxid felesleggel érintkezve 11,1 g nátriumsót kapunk.

A 12. példa megoldása.

Az aminosav általános képlete (feltételezve, hogy egy aminocsoporton és egy karboxilcsoporton kívül más funkciós csoportot nem tartalmaz): NH 2 –CH(R)–COOH. Különböző módon felírható, de a reakcióegyenlet megírásának megkönnyítése érdekében jobb, ha az aminosav képletben külön választjuk el a funkciós csoportokat.

Létrehozhat egy egyenletet ennek az aminosavnak a nátrium-hidroxiddal való reakciójára: NH 2 –CH(R)–COOH + NaOH → NH 2 –CH(R)–COONa + H 2 O Az aminosav anyag és annak mennyisége a nátriumsó egyenlő. A reakcióegyenletben azonban egyik anyag tömegét sem találjuk meg. Ezért az ilyen problémáknál szükséges egy aminosav és sója anyagmennyiségét moláris tömegeken keresztül kifejezni, és egyenlővé tenni:

M(aminosavak NH 2 –CH(R) –COOH) = 74 + М R M(sók NH 2 –CH(R) –COONa) = 96 + М R ν aminosavak = 8,9 / (74 + М R), ν só = 11,1 / (96 + M R) 8,9 / (74 + M R) = 11,1 / (96 + M R) MR = 15

Könnyen belátható, hogy R = CH 3. Ez matematikailag megtehető, ha feltételezzük, hogy R - C n H 2n+1. 14n + 1 = 15, n = 1. Ez alanin - aminopropánsav.

Válasz: NH 2 –CH(CH 3)–COOH.

Problémák az önálló megoldáshoz.

1. rész Anyag képletének meghatározása összetétel szerint.

1–1. A szénhidrogének sűrűsége normál körülmények között 1,964 g/l. A szén tömeghányada 81,82%. Vezesse le ennek a szénhidrogénnek a molekulaképletét!

1–2. A szén tömeghányada a diaminban 48,65%, a nitrogén tömeghányada 37,84%. Vezesse le a diamin molekulaképletét!

1–3. A telített kétbázisú karbonsav relatív gőzsűrűsége levegőben 4,07. Vezesse le a karbonsav molekulaképletét!

1–4. 2 l alkadién a sz. 4,82 g tömegű. Vezesse le az alkadién molekulaképletét.

1–5. (HASZNÁLAT – 2011)Állítsa be a telített egybázisú karbonsav képletét, amelynek kalcium sója 30,77% kalciumot tartalmaz.

2. rész Anyag képletének meghatározása égéstermékek alapján.

2–1. Egy szerves vegyület relatív gőzsűrűsége a kén-dioxidra nézve 2. Ennek az anyagnak 19,2 g elégetésekor 52,8 g szén-dioxid (n.s.) és 21,6 g víz képződik. Vezesse le egy szerves vegyület molekulaképletét!

2–2. Az 1,78 g tömegű szerves anyag elégetésekor oxigénfeleslegben 0,28 g nitrogént, 1,344 l (n.s.) CO 2 -t és 1,26 g vizet kapunk. Határozza meg az anyag molekulaképletét, tudva, hogy a jelzett anyagminta 1,204 10 22 molekulát tartalmaz.

2–3. 3,4 g szénhidrogén elégetésével nyert szén-dioxidot feleslegben lévő kalcium-hidroxid oldaton engedjük át, így 25 g üledéket kapunk. Vezesse le a szénhidrogén legegyszerűbb képletét!

2–4. A C, H és klór tartalmú szerves anyagok elégetésekor 6,72 liter (n.s.) szén-dioxid, 5,4 g víz és 3,65 g hidrogén-klorid szabadult fel. Határozza meg az elégetett anyag molekulaképletét!

2–5. (HASZNÁLAT – 2011) Amikor az amin égett, 0,448 l (n.s.) szén-dioxid, 0,495 g víz és 0,056 l nitrogén szabadult fel. Határozza meg ennek az aminnak a molekulaképletét!

3. rész Egy anyag képletének meghatározása kémiai tulajdonságai alapján.

3–1. Határozza meg az alkén képletét, ha ismert, hogy 5,6 g-ból vízzel adva 7,4 g alkoholt képez!

3–2. 2,9 g telített aldehid savvá oxidálásához 9,8 g réz(II)-hidroxidra volt szükség. Határozza meg az aldehid képletét!

3–3. Egy 3 g tömegű egybázisú monoaminosav feleslegben lévő hidrogén-bromiddal 6,24 g sót képez. Határozza meg az aminosav képletet!

3–4. Amikor egy 2,7 ​​g tömegű telített kétatomos alkohol kölcsönhatásba lép káliumfelesleggel, 0,672 liter hidrogén szabadult fel. Határozza meg az alkohol képletét!

3–5. (HASZNÁLAT – 2011) Telített egyértékű alkoholt réz(II)-oxiddal oxidálva 9,73 g aldehidet, 8,65 g rezet és vizet kapunk. Határozza meg ennek az alkoholnak a molekulaképletét!

Válaszok és megjegyzések a problémákra az önálló megoldás érdekében.

1–1. C 3 H 8

1–2. C 3 H 6 (NH 2) 2

1–3. C2H4(COOH)2

1–5. (HCOO) 2 Ca - kalcium-formiát, hangyasav só

2–1. C8H16O

2–2. C 3 H 7 NO

2–3. C 5 H 8 (a hidrogén tömegét úgy kapjuk meg, hogy kivonjuk a szén tömegét a szénhidrogén tömegéből)

2–4. C 3 H 7 Cl (ne felejtsük el, hogy a hidrogénatomok nemcsak a vízben, hanem a HCl-ben is megtalálhatók)

2–5. C4H11N

3–1. C 4 H 8

3–2. C 3 H 6 O

3–3. C 2 H 5 NO 2

3–4. C4H8(OH)2