Существует 2 типа расчетных задач для нахождения формулы органических веществ.
Тип 1. Реакции горения
Решение:
Записываем схему горения. Отступаем место, пишем + О2 = и перечисляем продукты горения по условию задачи. В данном случае получается углекислый газ и вода.
CxHyOz + O2 = CO2 + H2O
Так как продукты содержат С, Н, О, значит, эти элементы и содержало исходное вещество. Дописываем его в общем виде. Индексы для каждого элемента можно назвать любыми буквами латинского алфавита.
CxHyOz + O2 = CO2 + H2O
Найдем количество вещества для каждого продукта. Если вещество дано в литрах, используем молярный объем 22,4, во всех остальных случаях – молярные массы.
\(n\left( \text{CO}_{2} \right) = \frac{m}{M} = \frac{70,4}{44} = 1,6\ моль\)
\(n\left( H_{2}O \right) = \frac{m}{M} = \frac{21,6}{18} = 1,2\ моль\)
Найдем количество элементов С и Н. Кислород пока искать не нужно! Для этого количество атомов в формуле продукта (для углерода – 1, для водорода – 2) умножаем на моли.
\(n\left( C \right) = 1 \bullet 1,6 = 1,6\ моль\)
\(n\left( H \right) = 2 \bullet 1,2 = 2,4\ моль\)
Найдем массы каждого элемента. Для углерода и водорода – через молярные массы. Масса кислорода рассчитывается как масса всего вещества (из условия) минус массы углерода и водорода.
\(m\left( C \right) = nM = 1,6 \bullet 12 = 19,2\ г\)
\(m\left( H \right) = nM = 2,4 \bullet 1 = 2,4\ г\)
\(m\left( O \right) = 21,6 - 19,2 - 2,4 = 0\ г\)
Так как масса кислорода равна 0, значит, его не было в формуле!
Составляем соотношение индексов уже без учета кислорода. В соотношение войдут моли простых элементов!
Записываем ответ на первый вопрос.
Молекулярная формула: С4Н6
Записываем ответ на второй вопрос. Чтобы определить структуру, нужно проанализировать вторую часть задачи. Часто помогает запись реакции, о которой идет речь.
Структурная формула: СН2=СН-СН=СН2
Записываем ответ на третий вопрос.
CH2=CH-CH=CH2 + HCl → CH3-CH=CH-CH2-Cl
Решение:
Записываем схему горения. Отступаем место, пишем + О2 = и перечисляем продукты горения по условию задачи. В данном случае получается углекислый газ и вода.
CxHyOz + O2 = CO2 + H2O + HCl
Так как продукты содержат С, Н, Cl, но не содержат О по условию, значит, эти элементы и содержало исходное вещество. Дописываем его в общем виде. Индексы для каждого элемента можно назвать любыми буквами латинского алфавита.
CxHyСlz + O2 = CO2 + H2O + HCl
Найдем количество вещества для каждого продукта. Если вещество дано в литрах, используем молярный объем 22,4, во всех остальных случаях – молярные массы.
\(n\left( \text{CO}_{2} \right) = \frac{m}{M} = \frac{26,4}{44} = 0,6\ моль\)
\(n\left( H_{2}O \right) = \frac{m}{M} = \frac{5,4}{18} = 0,3\ моль\)
\(n\left( \text{HCl} \right) = \frac{V}{V_{M}} = \frac{13,44}{22,4} = 0,6\ моль\)
Найдем количество элементов C, Н, Cl. Для этого количество атомов в формуле продукта умножаем на моли. Водород встречается сразу в двух формулах, значит, находим моли в каждом веществе и складываем результаты.
\(n\left( C \right) = 1 \bullet 0,6 = 0,6\ моль\)
\(n\left( H \right) = 2 \bullet 0,3 + 1 \bullet 0,6 = 1,2\ моль\)
\(n\left( \text{Cl} \right) = 1 \bullet 0,6 = 0,6\ моль\)
Составляем соотношение индексов. В соотношение войдут моли простых элементов!
Записываем ответ на первый вопрос.
Молекулярная формула: С2Н4Cl2
Записываем ответ на второй вопрос.
Структурная формула: CH3 – CHCl2
Записываем ответ на третий вопрос.
CH≡CH + 2HCl → CH3 – CHCl2
Решение:
Записываем схему горения. Отступаем место, пишем + О2 = и перечисляем продукты горения по условию задачи. В данном случае получается углекислый газ и вода.
CxHyOz + O2 = CO2 + H2O
Так как продукты содержат С, Н, О, значит, эти элементы и содержало исходное вещество. Дописываем его в общем виде. Индексы для каждого элемента можно назвать любыми буквами латинского алфавита.
CxHyOz + O2 = CO2 + H2O
Найдем количество вещества для каждого продукта. Если вещество дано в литрах, используем молярный объем 22,4, во всех остальных случаях – молярные массы.
\(n\left( \text{CO}_{2} \right) = \frac{m}{M} = \frac{61,6}{44} = 1,4\ моль\)
\(n\left( H_{2}O \right) = \frac{m}{M} = \frac{25,2}{18} = 1,4\ моль\)
Найдем количество элементов С и Н. Кислород пока искать не нужно! Для этого количество атомов в формуле продукта (для углерода – 1, для водорода – 2) умножаем на моли.
\(n\left( C \right) = 1 \bullet 1,4 = 1,4\ моль\)
\(n\left( H \right) = 2 \bullet 1,4 = 2,8\ моль\)
Найдем массы каждого элемента. Для углерода и водорода – через молярные массы. Масса кислорода рассчитывается как масса всего вещества (из условия) минус массы углерода и водорода.
\(m\left( C \right) = nM = 1,4 \bullet 12 = 16,8\ г\)
\(m\left( H \right) = nM = 2,8 \bullet 1 = 2,8\ г\)
\(m\left( O \right) = 42 - 16,8 - 2,8 = 22,4\ г\)
Так как масса кислорода не равна 0, значит, он есть формуле! Найдем его моли.
\(n\left( O \right) = \frac{m}{M} = \frac{22,4}{16} = 1,4\ моль\)
Составляем соотношение индексов. В соотношение войдут моли простых элементов!
Записываем ответ на первый вопрос.
Молекулярная формула: С2Н4O2
Записываем ответ на второй вопрос. Структурная формула: CH3-C(O)-OCH3
Записываем ответ на третий вопрос.
CH3-C(O)-OCH3 + NaOH→ CH3-COONa + CH3-OH
Тип 2. % соотношение
Решение:
Записываем фразу: Пусть масса вещества СxHyZx равна 100 г.
Рисуем таблицу.
Первая колонка: элементы
Вторая колонка: по условию доли
Третья колонка: полностью дублирует вторую
Четвертая колонка: молярные массы из таблицы Менделеева
Пятая колонка: расчет молей по формуле\(\ n = \frac{m}{M},моль\)
Шестая колонка: соотношение исходя из пятой колонки. В данном случае все делим на меньшие моли, т.е. 1,66875
С | Н | О | |
---|---|---|---|
w,% | 100-13,3-26,7=60 | 13,3 | 26,7 |
m, г | 100-13,3-26,7=60 | 13,3 | 26,7 |
Mr | 12 | 1 | 16 |
n, моль | 5 | 13,3 | 1,67 |
x:y:z | 3 | 8 | 1 |
Записываем ответ на первый вопрос.
Молекулярная формула: С3Н8О
Записываем ответ на второй вопрос.
Структурная формула: СН3-СН2-СН2-ОН
Записываем ответ на третий вопрос.
2СН3-СН2-СН2-ОН + 2К → 2СН3-СН2-СН2-ОК + Н2