Как найти массовые отношения элементов в веществе

найди число атомов каждого элемента в молекуле оксида углерода, если массовая доля углерода в нём равна (42,86) %, а массовая доля кислорода — (57,14) %.

1. Примем массу оксида равной (100) г. Масса углерода в такой порции равна (42,86) г, а масса кислорода — (57,14) г.

2. Находим относительные атомные массы элементов в Периодической таблице:

3. Обозначаем число атомов углерода как (x), а число атомов кислорода — (y), и записываем отношение масс:

m(C):m(O)=x⋅Ar(C)y⋅Ar(O)=x⋅12y⋅16=42,86:57,14

.

4. Получаем выражение:

5. Находим отношение  (x : y):

x:y=42,8612:57,1416=3,57:3,57=1:1

.

В молекуле оксида углерода на (1) атом углерода приходится (1) атом кислорода.

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

Мы больше не будем рекомендовать вам подобный контент.

Отмена

  • Типы задач в задании 33.

  • Необходимые теоретические сведения.

  • Определение формул веществ по массовым долям атомов, входящих в его состав.

  • Определение формул веществ по продуктам сгорания.

  • Определение формул веществ по химическим свойствам.

  • Задачи для самостоятельного решения.

  • Часть 1. Определение формулы вещества по составу.

  • Часть 2. Определение формулы вещества по продуктам сгорания.

  • Часть 3. Определение формулы вещества по химическим свойствам.

  • Дополнение по определению структурной формулы:

  • Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

Автор статьи — профессиональный репетитор О. В. Овчинникова.

Задача 33 на ЕГЭ по химии – это определение формулы органического вещества. Часто выпускники теряют баллы на этой задаче. Причин несколько:

  1. Некорректное оформление;
  2. Решение не математическим путем, а методом перебора;
  3. Неверно составленная общая формула вещества;
  4. Ошибки при написании требуемых уравнений реакций с участием найденного вещества.

к оглавлению ▴

Типы задач в задании 33.

  1. 1. Определение молекулярной формулы вещества по массовым долям химических элементов или по общей формуле вещества, а затем его структурной формулы по химическим свойствам;
  2. 2. Определение молекулярной формулы вещества по продуктам сгорания, а затем его структурной формулы по химическим свойствам.

Стоит отметить, что во всех подобных заданиях ЕГЭ требуется написать уравнение реакции, в котором принимает участие искомое вещество. Так что знание реакций тоже необходимо.

к оглавлению ▴

Необходимые теоретические сведения.

  1. Массовая доля элемента в веществе.

    Массовая доля элемента — это его содержание в веществе в процентах по массе.
    Например, в веществе состава rm C_2H_4 содержится 2 атома углерода и 4 атома водорода. Если взять 1молекулу такого вещества, то его молекулярная масса будет равна:rm Mr(C_2H_4)=2 cdot 12 + 4 cdot 1 = 28 а.е.м. и там содержится 2 cdot 12 а.е.м. углерода.

    Чтобы найти массовую долю углерода в этом веществе, надо его массу разделить на массу всего вещества:

    rm omega (C) = 12 cdot 2 / 28 = 0,857 или 85,7%.

    Если вещество имеет общую формулу rm C_xH_yO_z, то массовые доли каждого их атомов так же равны отношению их массы к массе всего вещества. Масса rm x атомов rm C равна rm - 12x, масса rm y атомов rm H - y, масса rm z атомов кислорода rm - 16z

    Тогда

    rm omega (C) = 12 cdot x / (12x + y + 16z)

    Если записать эту формулу в общем виде, то получится следующее выражение:

    Массовая доля атома Э в веществе   = Атомная масса атома Э  •  число атомов Э в  молекуле
    Аr(Э) • z
    ——————
    Mr(вещ.)
    Молекулярная масса вещества
  2. Молекулярная и простейшая формула вещества.Молекулярная (истинная) формула — формула, в которой отражается реальное число атомов каждого вида, входящих в молекулу вещества.

    Например, rm C_6H_6 — истинная формула бензола.

    Простейшая (эмпирическая) формула — показывает соотношение атомов в веществе.
    Например, для бензола соотношение rm C:H=1:1, т.е. простейшая формула бензола — rm CH.
    Молекулярная формула может совпадать с простейшей или быть кратной ей.

    Примеры.

    Вещество Молекулярная формула Соотношение атомов Простейшая формула
    Этанол rm C_2H_6O rm C:H:O=2:6:1 rm C_2H_6O
    Бутен rm C_4H_8 rm C:H=1:2 rm CH_2
    Уксусная кислота rm C_2H_4O_2 rm C:H:O=1:2:1 rm CH_2O

    Если в задаче даны только массовые доли элементов, то в процессе решения задачи можно вычислить только простейшую формулу вещества. Для получения истинной формулы в задаче обычно даются дополнительные данные — молярная масса, относительная или абсолютная плотность вещества или другие данные, с помощью которых можно определить молярную массу вещества.

  3. Относительная плотность газа rm X по газу rm Y - D_{noY}(X).

    Относительная плотность rm D — это величина, которая показывает, во сколько раз газ rm X тяжелее газа rm Y. Её рассчитывают как отношение молярных масс газов rm X и rm Y:

    rm D_{noY}(X) = M(X)/M(Y)

    Часто для расчетов используют относительные плотности газов по водороду и по воздуху.

    Относительная плотность газа rm X по водороду:

    rm D_{no H_2}=M_{(X)}/M_{(H_2)}=M_{(X)}/2

    Воздух — это смесь газов, поэтому для него можно рассчитать только среднюю молярную массу. Её величина принята за 29 г/моль (исходя из примерного усреднённого состава).
    Поэтому:

    rm D_B=M_x/29

  4. Абсолютная плотность газа при нормальных условиях.Абсолютная плотность газа — это масса 1 л газа при нормальных условиях. Обычно для газов её измеряют в г/л.

    rm rho = m/V

    Если взять 1 моль газа, то тогда:

    rm rho = M/V_m,

    а молярную массу газа можно найти, умножая плотность на молярный объём.

  5. Общие формулы веществ разных классов.

    Часто для решения задач с химическими реакциями удобно пользоваться не обычной общей формулой, а формулой, в которой выделена отдельно кратная связь или функциональная группа.

    Класс органических веществ Общая молекулярная формула Формула с выделенной кратной связью и функциональной группой
    Алканы rm C_nH_{2n+2}
    Алкены rm C_nH_{2n} rm C_nH_{2n+1}-CH=CH_2
    Алкины rm C_nH_{2n-2} rm C_nH_{2n+1}-C equiv CH
    Диены rm C_nH_{2n-2}
    Гомологи бензола rm C_nH_{2n-6} rm C_6H_5-C_nH_{2n+1}
    Предельные одноатомные спирты rm C_nH_{2n+2}O rm C_nH_{2n+1}-OH
    Многоатомные спирты rm C_nH_{2n+2}O_x rm C_nH_{2n+2-x}(OH)_x
    Предельные альдегиды rm C_nH_{2n}O rm C_nH_{2n+1}-overset{displaystyle O}{overset{parallel }{C}}-H
    Кетоны rm C_nH_{2n}O rm C_nH_{2n+1}-overset{displaystyle O}{overset{parallel }{C}}-O-C_mH_{2m+1}
    Фенолы rm C_nH_{2n-6}O rm C_6H_5(C_nH_{2n})-OH
    Предельные карбоновые кислоты rm C_nH_{2n}O_2 rm C_nH_{2n+1}-overset{displaystyle O}{overset{parallel }{C}}-OH
    Сложные эфиры rm C_nH_{2n}O_2 rm C_nH_{2n+1}-overset{displaystyle O}{overset{parallel }{C}}-O-C_mH_{2m+1}
    Амины rm C_nH_{2n+3}N rm C_nH_{2n+1}NH_2
    Аминокислоты (предельные одноосновные) rm C_nH_{2n+1}NO_2 rm NH_2-mkern -40mu underset{displaystyle mkern 50mu C_nH_{2n+1}}{underset{mid}{CH}}mkern -44mu -overset{displaystyle O}{overset{parallel }{C}}-OH

к оглавлению ▴

Определение формул веществ по массовым долям атомов, входящих в его состав.

Решение таких задач состоит из двух частей:

  1. Пример 1.
    Определить формулу вещества, если оно содержит rm 84,21% C и rm 15,78% H и имеет относительную плотность по воздуху, равную 3,93.

Решение примера 1.

  1. Пусть масса вещества равна rm 100 г. Тогда масса rm C будет равна rm 84,21 г, а масса rm H - 15,79 г.
  2. Найдём количество вещества каждого атома:

    rm nu (C) = m / M = 84,21 / 12 = 7,0175 моль,

    rm nu (H) = 15,79 / 1 = 15,79 моль.

  3. Определяем мольное соотношение атомов rm C и rm H:

    rm C:H=7,0175:15,79 (сократим оба числа на меньшее) rm = 1:2,25 (домножим на 4) =4:9.

    Таким образом, простейшая формула rm - C_4H_9. Однако вещества с такой формулой не существует. Для нахождения молекулярной формулы нам потребуется домножать простейшую формулу на небольшие числа: 2, 3 и т. п. Например при домножении эмпирической формулы на 2 мы получаем алкан, имеющий в своём составе 8 атомов углерода: rm - C_8H_{18}.
    Чтобы проверить, правильна ли найденная нами формула, необходимо использовать дополнительные данные, которые всегда указаны в задаче. Это могут быть либо химические свойства вещества, либо информация, позволяющая вычислить его молярную массу. В данном случае дана относительная плотность соединения по воздуху.

  4. По относительной плотности рассчитаем молярную массу:

    rm M = D_{(B)} cdot 29 = 114 г/моль.

    Молярная масса, соответствующая простейшей формуле rm C_4H_9 - 57 г/моль, это в 2 раза меньше истинно молярной массы.

    Значит, истинная формула rm C_8H_{18}.

Есть гораздо более простой метод решения такой задачи, но, к сожалению, за него не поставят полный балл. Зато он подойдёт для проверки истинной формулы, т.е. с его помощью вы можете проверить своё решение.

Метод 2: Находим истинную молярную массу (114 г/моль), а затем находим массы атомов углерода и водорода в этом веществе по их массовым долям.

rm m(C) = 114 cdot 0,8421 = 96; т.е. число атомов rm C 96/12 = 8

rm m(H) = 114 cdot 0,1579 = 18; т.е число атомов rm H 18/1 = 18.

Формула вещества rm C_8H_{18}.

Ответ: bf C_8H_{18}.
  1. Пример 2.
    Определить формулу алкина с плотностью 2,41 г/л при нормальных условиях.

Решение примера 2.

Общая формула алкина rm C_nH_{2n-2}

Как, имея плотность газообразного алкина, найти его молярную массу? Плотность rm rho — это масса 1 литра газа при нормальных условиях.

Так как 1 моль вещества занимает объём 22,4 л, то необходимо узнать, сколько весят rm 22,4 л такого газа:

rm M=(плотность rm rho ) cdot (молярный объём rm V_m=2,41 г/л cdot 22,4 л/моль = 54 г/моль.

Далее, составим уравнение, связывающее молярную массу и rm n:

rm 14 cdot n - 2 = 54, n = 4.

Значит, алкин имеет формулу rm C_4H_6.

Ответ: bf C_4H_6
  1. Пример 3.
    Определить формулу предельного альдегида, если известно, что 3 cdot 10^{22} молекул этого альдегида весят 4,3 г.

Решение примера 3.

В этой задаче дано число молекул и соответствующая масса. Исходя из этих данных, нам необходимо вновь найти величину молярной массы вещества.

Для этого нужно вспомнить, какое число молекул содержится в 1 моль вещества.

Это число Авогадро: rm N_a = 6,02 cdot 10^{23} (молекул).

Значит, можно найти количество вещества альдегида:

rm nu = N / Na = 3 cdot 1022 / 6,02 cdot 1023 = 0,05 моль,

и молярную массу:

rm M = m / n = 4,3 / 0,05 = 86 г/моль.

Далее, как в предыдущем примере, составляем уравнение и находим rm n.

Общая формула предельного альдегида rm C_nH_{2n}O, то есть bf M = 14n + 16 = 86, n = 5..

Ответ: bf C_5H_{10}O, пентаналь.
  1. Пример 4.
    Определить формулу дихлоралкана, содержащего 31,86% углерода.

Решение примера 4.

Общая формула дихлоралкана: rm C_nH_{2n}Cl_2, там 2 атома хлора и rm n атомов углерода.

Тогда массовая доля углерода равна:

rm omega (C)=(число атомов rm C в молекуле) cdot (атомная масса rm C)/(молекулярная масса дихлоралкана)

rm 0,3186 = n cdot 12 / (14n + 71)

rm n=3, вещество — дихлорпропан.

Ответ: bf C_3H_6Cl_2, дихлорпропан.

к оглавлению ▴

Определение формул веществ по продуктам сгорания.

В задачах на сгорание количества веществ элементов, входящих в исследуемое вещество, определяют по объёмам и массам продуктов сгорания — углекислого газа, воды, азота и других. Остальное решение — такое же, как и в первом типе задач.

  1. Пример 5.
    rm 448 мл (н. у.) газообразного предельного нециклического углеводорода сожгли, и продукты реакции пропустили через избыток известковой воды, при этом образовалось 8 г осадка. Какой углеводород был взят?

Решение примера 5.

  1. Общая формула газообразного предельного нециклического углеводорода (алкана) — rm C_nH_{2n+2}

    Тогда схема реакции сгорания выглядит так:

    rm C_nH_{2n+2} + O_2 rightarrow CO_2 + H_2O

    Нетрудно заметить, что при сгорании bf 1 моль алкана выделится rm n моль углекислого газа.

    Количество вещества алкана находим по его объёму (не забудьте перевести миллилитры в литры!):

    rm nu (C_nH_{2n+2}) = 0,488 / 22,4 = 0,02 моль.

  2. При пропускании углекислого газа через известковую воду rm Ca(OH)_2 выпадает осадок карбоната кальция:

    rm CO_2 + Ca(OH)_2 = CaCO_3 + H_2O

    Масса осадка карбоната кальция — 8 г, молярная масса карбоната кальция 100 г/моль.

    Значит, его количество вещества

    rm nu (CaCO_3) = 8 / 100 = 0,08 моль.

    Количество вещества углекислого газа тоже rm 0,08 моль.

  3. Количество углекислого газа в 4 раза больше чем алкана, значит формула алкана rm C_4H_{10}.
Ответ: bf C_4H_{10}
  1. Пример 6.
    Относительная плотность паров органического соединения по азоту равна 2. При сжигании 9,8 г этого соединения образуется 15,68 л углекислого газа (н. у) и 12,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

Решение примера 6.

Так как вещество при сгорании превращается в углекислый газ и воду, значит, оно состоит из атомов rm C, H и, возможно, rm O. Поэтому его общую формулу можно записать как rm C_xH_yC_z.

  1. Схему реакции сгорания мы можем записать (без расстановки коэффициентов):

    rm C_xH_yO_z + O_2 rightarrow CO_2 + H_2O

    Весь углерод из исходного вещества переходит в углекислый газ, а весь водород — в воду.

  2. Находим количества веществ rm CO_2 и rm H_2O, и определяем, сколько моль атомов rm C и rm H в них содержится:

    rm nu (CO_2) = V / V_m = 15,68 / 22,4 = 0,7 моль.

    На одну молекулу rm CO_2 приходится один атом rm C, значит, углерода столько же моль, сколько rm CO_2.

    rm nu (CO_2) = 0,7 моль

    rm nu (H_2O) = m / M = 12,6 / 18 = 0,7 моль.

    В одной молекуле воды содержатся два атома rm H, значит количество водорода в два раза больше, чем воды.

    rm nu (H) = 0,7 cdot 2 = 1,4 моль.

  3. Проверяем наличие в веществе кислорода. Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы rm C и rm H.

    rm m(C) = 0,7 cdot 12 = 8,4 г, rm m(H) = 1,4 cdot 1 = 1,4 г

    Масса всего вещества 9,8 г.

    rm m(O) = 9,8 - 8,4 - 1,4 = 0, т.е.в данном веществе нет атомов кислорода.

    Если бы кислород в данном веществе присутствовал, то по его массе можно было бы найти количество вещества и рассчитывать простейшую формулу, исходя из наличия трёх разных атомов.

  4. Дальнейшие действия вам уже знакомы: поиск простейшей и истинной формул.

    rm C : H = 0,7 : 1,4 = 1 : 2

    Простейшая формула rm CH_2.

  5. Истинную молярную массу ищем по относительной плотности газа по азоту (не забудьте, что азот состоит из двухатомных молекул rm N_2 и его молярная масса 28 г/моль):

    rm M = D_{no N_2} cdot M_{(N_2)} = 2 cdot 28 = 56 г/моль.

    Истиная формула rm CH_2, её молярная масса 14.

    56/14=4

    Истинная формула rm C_4H_8.

Ответ: bf C_4H_8
  1. Пример 7.
    Определите молекулярную формулу вещества, при сгорании 9 г которого образовалось 17,6 г rm CO_2, 12,6 г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по водороду — 22,5. Определить молекулярную формулу вещества.

Решение примера 7.

  1. Вещество содержит атомы rm C,H и rm N. Так как масса азота в продуктах сгорания не дана, её надо будет рассчитывать, исходя из массы всего органического вещества.
    Схема реакции горения:

    rm C_xH_yO_z + O_2 rightarrow CO_2 + H_2O + N_2

  2. Находим количества веществ rm CO_2 и rm H_2O, и определяем, сколько моль атомов rm C и rm Hв них содержится:
  3. Находим массу азота в исходном веществе.

    Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы rm C и rm H.

    rm m(C) = 0,4 cdot 12 = 4,8 г,

    rm m(H) = 1,4 cdot 1 = 1,4 г

    Масса всего вещества rm 9,8 г.

    rm m(N) = 9 - 4,8 - 1,4 = 2,8 г ,

    rm nu (N) = m /M = 2,8 / 14 = 0,2 моль.

  4. rm C : H : N = 0,4 : 1,4 : 0,2 = 2 : 7 : 1

    Простейшая формула — rm C_2H_7N

    Истинная молярная масса

    rm M = D_{no H_2} cdot M_{(H_2)} = 22,5 cdot 2 = 45 г/моль.

    Она совпадает с молярной массой, рассчитанной для простейшей формулы. То есть это и есть истинная формула вещества.

Ответ: bf C_2H_7N
  1. Пример 8.
    Вещества содержит rm C, H, O и rm S. При сгорании 11 г его выделилось 8,8 г rm CO_2, 5,4 г rm H_2O, а сера была полностью переведена в сульфат бария, масса которого оказалась равна 23,3 г. Определить формулу вещества.

Решение примера 8.

Формулу заданного вещества можно представить как rm C_xH_yS_zO_k При его сжигании получается углекислый газ, вода и сернистый газ, который затем превращают в сульфат бария. Соответственно, вся сера из исходного вещества превращена в сульфат бария.

  1. Находим количества веществ углекислого газа, воды и сульфата бария и соответствующих химических элементов из исследуемого вещества:

    rm nu (CO_2) = m/M = 8,8/44 = 0,2 моль.

    rm nu (C) = 0,2 моль.

    rm nu (H_2O) = m / M = 5,4 / 18 = 0,3 моль.

    rm nu (H) = 0,6 моль.

    rm nu (BaSO_4) = 23,3 / 233 = 0,1 моль.

    rm nu (S) = 0,1 моль.

  2. Рассчитываем предполагаемую массу кислорода в исходном веществе:
  3. Находим мольное соотношение элементов в веществе:

    rm C : H : S : O = 0,2 : 0,6 : 0,1 : 0,3 = 2 : 6 : 1 : 3

    Формула вещества rm C_2H_6SO_3

    Надо отметить, что таким образом мы получили только простейшую формулу.

    Однако, полученная формула является истинной, поскольку при попытке удвоения этой формулы rm (C_4H_{12}S_2O_6) получается, что на 4 атома углерода, помимо серы и кислорода, приходится 12 атомов Н, а это невозможно.

Ответ: bf C_2H_6SO_3

к оглавлению ▴

Определение формул веществ по химическим свойствам.

  1. Пример 9.
    Определить формулу алкадиена, если г его могут обесцветить 80 г 2%-го раствора брома.

Решение примера 9.

  1. Общая формула алкадиенов — bf C_nH_{2n-2}.

    Запишем уравнение реакции присоединения брома к алкадиену, не забывая, что в молекуле диена две двойные связи и, соответственно, в реакцию с 1 моль диена вступят 2 моль брома:

    rm C_nH_{2n-2} + 2Br_2 rightarrow C_nH_{2n-2}Br_4

  2. Так как в задаче даны масса и процентная концентрация раствора брома, прореагировавшего с диеном, можно рассчитать количества вещества прореагировавшего брома:

    rm m(Br_2) = m_{p-pa} cdot omega = 80 cdot 0,02 = 1,6 г

    rm nu (Br_2) = m / M = 1,6 / 160 = 0,01 моль.

  3. Так как количество брома, вступившего в реакцию, в 2раза больше, чем алкадиена, можно найти количество диена и (так как известна его масса) его молярную массу:rm overset{0,005}{C_nH_{2n-2}} + 2Br_2 rightarrow overset{0,01}{C_nH_{2n-2}}Br_4

    rm M = m / nu = 3,4 / 0,05 = 68 г/моль.

  4. Находим формулу алкадиена по его общей формул, выражая молярную массу через rm n:

    rm 14n- 2 = 68

    rm n=5.

    Это пентадиен rm C_5H_8.

Ответ: bf C_5H_8
  1. Пример 10.
    При взаимодействии 0,74 г предельного одноатомного спирта с металлическим натрием выделился водород в количестве, достаточном для гидрирования rm 112 мл пропена (н. у.). Что это за спирт?

Решение примера 10.

  1. Формула предельного одноатомного спирта — rm C_nH_{2n+1}OH Здесь удобно записывать спирт в такой форме, в которой легко составить уравнение реакции — т.е. с выделенной отдельно группой rm OH.
  2. Составим уравнения реакций (нельзя забывать о необходимости уравнивать реакции):

    rm 2C_nH_{2n+1}OH + 2Na rightarrow 2C_nH_{2n+1}ONa + H_2

    rm C_3H_6 + H_2 rightarrow C_3H_8

  3. Можно найти количество пропена, а по нему — количество водорода. Зная количество водорода, по реакции находим количество вещества спирта:
  4. Находим молярную массу спирта и rm n:

    Спирт — бутанол rm C_4H_7OH.

Ответ: bf C_4H_7OH
  1. Пример 11.
    Определить формулу сложного эфира, при гидролизе 2,64 г которого выделяется 1,38 г спирта и 1,8 г одноосновной карбоновой кислоты.

Решение примера 11.

  1. Общую формулу сложного эфира, состоящего из спирта и кислоты с разным числом атомов углерода можно представить в таком виде:

    rm C_nH_{2n+1}COOC_mH_{2m+1}

    Соответственно, спирт будет иметь формулу

    rm C_mH_{2m+1}OH,

    а кислота

    rm C_nH_{2n+1}COOH.

    Уравнение гидролиза сложного эфира:

    rm C_nH_{2n+1}COOC_mH_{2m+1} + H_2O rightarrow C_mH_{2m+1}OH + C_nH_{2n+1}COOH

  2. Согласно закону сохранения массы веществ, сумма масс исходных веществ и сумма масс продуктов реакции равны.

    Поэтому из данных задачи можно найти массу воды:

    rm m_{H_2O} = (масса кислоты) + (масса спирта) − (масса эфира) = rm 1,38 + 1,8 - 2,64 = 0,54 г

    rm nu_{H_2O} = m / M = 0,54 / 18 = 0,03 моль

    Соответственно, количества веществ кислоты и спирта тоже равны моль.

    Можно найти их молярные массы:

    rm M_K = m / nu = 1,8 / 0,03 = 60 г/моль,

    rm M_C = 1,38 / 0,03 = 46 г/моль.

    Получим два уравнения, из которых найдём rm m и rm n:

    rm M_{C_nH_{2n+1}COOH} = 14n + 46 = 60, n = 1 — уксусная кислота

    rm M_{C_mH_{2m+1}OH} = 14m + 18 = 46, m = 2 — этанол.

    Таким образом, искомый эфир — это этиловый эфир уксусной кислоты, этилацетат.

Ответ: bf CH_3COOC_2H_5.
  1. Пример 12.
    Определить формулу аминокислоты, если при действии на 8,9 г её избытком гидроксида натрия можно получить 11,1 г натриевой соли этой кислоты.

Решение примера 12.

  1. Общая формула аминокислоты (если считать, что она не содержит никаких других функциональных групп, кроме одной аминогруппы и одной карбоксильной):

    rm NH_2-CH(R)-COOH.

    Можно было бы записать её разными способами, но для удобства написания уравнения реакции лучше выделять в формуле аминокислоты функциональные группы отдельно.

  2. Можно составить уравнение реакции этой аминокислоты с гидроксидом натрия:

    rm NH_2-CH(R)-COOH + NaOH rightarrow NH_2-CH(R)-COONa + H_2O

    Количества вещества аминокислоты и её натриевой соли — равны. При этом мы не можем найти массу какого-либо из веществ в уравнении реакции. Поэтому в таких задачах надо выразить количества веществ аминокислоты и её соли через молярные массы и приравнять их:

    Легко увидеть, что rm R=CH_3.

    Можно это сделать математически, если принять, что bf R - C_nH_{2n+1}.

    rm 14n + 1 = 15, n = 1..

    Это аланин — аминопропановая кислота.

Ответ: bf NH_2-CH(CH_3)-COOH.

Однако на данном этапе решение задачи не заканчивается. В ней требуется установить и структурную формулу вещества. Вот пример подобного задания:
При сгорании 5,8 г органического вещества образуется 6,72 л углекислого газа и 5,4 г воды. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 2.

Установлено, что это вещество не взаимодействует с аммиачным раствором оксида серебра, но каталитически восстанавливается водородом с образованием вторичного спирта и способно окисляться подкисленным раствором перманганата калия до карбоновой кислоты и углекислого газа. На основании этих данных:

1) установите простейшую формулу исходного вещества,
2) составьте его структурную формулу,
3) приведите уравнение реакции его взаимодействия с водородом.

(источник: Типовые тестовые задания по химии, под редакцией Ю. Н. Медведева. 2015 г.)

В первой части задачи в результате вычислений мы находим молекулярную формулу соединения: C3H6O. Затем начинаем путём логических размышлений находить структурную формулу. Общая формула CnH2nO характерна для альдегидов и кетонов, так же возможно предположить спирт: пропен-2-ол-1 (напомним: соединение с гидроксильной группы у атома углерода, образующего двойную связь является неустойчивым). Во-первых, данное вещество не подвергается окислению аммиачным раствором оксида серебра, значит, это не альдегид. Во-вторых, данное вещество каталитически восстанавливается водородом с образованием вторичного спирта, а значит, это не спирт. Единственный оставшийся вариант – кетон, а именно – ацетон. Подтверждает это и возможность окисления соединения кислым перманганатом калия до углекислого газа и карбоновой кислоты. Написание уравнения реакции уже не должно вызвать затруднений.

к оглавлению ▴

Задачи для самостоятельного решения.

Часть 1. Определение формулы вещества по составу.

1–1. Плотность углеводорода при нормальных условиях равна 1,964 г/л. Массовая доля углерода в нем равна 81,82%. Выведите молекулярную формулу этого углеводорода.

1–2. Массовая доля углерода в диамине равна 48,65%, массовая доля азота равна 37,84%. Выведите молекулярную формулу диамина.

1–3. Относительная плотность паров предельной двухосновной карбоновой кислоты по воздуху равна 4,07. Выведите молекулярную формулу карбоновой кислоты.

1–4. 2 л алкадиена при н.у. имеет массу, равную 4,82 г. Выведите молекулярную формулу алкадиена.

1–5. (ЕГЭ–2011) Установите формулу предельной одноосновной карбоновой кислоты, кальциевая соль которой содержит 30,77% кальция.

к оглавлению ▴

Часть 2. Определение формулы вещества по продуктам сгорания.

2–1. Относительная плотность паров органического соединения по сернистому газу равна 2. При сжигании 19,2 г этого вещества образуется 52,8 г углекислого газа (н.у.) и 21,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

2–2. При сжигании органического вещества массой 1,78 г в избытке кислорода получили 0,28 г азота, 1,344 л (н.у.) rm CO_2 и 1,26 г воды. Определите молекулярную формулу вещества, зная, что в указанной навеске вещества содержится 1,204 cdot 10^22молекул.

2–3. Углекислый газ, полученный при сгорании 3,4 г углеводорода, пропустили через избыток раствора гидроксида кальция и получили 25 г осадка. Выведите простейшую формулу углеводорода.

2–4. При сгорании органического вещества, содержащего rm C, H и хлор, выделилось 6,72 л (н.у.) углекислого газа, 5,4 г воды, 3,65 г хлороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего вещества.

2–5. (ЕГЭ–2011) При сгорании амина выделилось 0,448 л (н.у.) углекислого газа, 0,495 г воды и 0,056 л азота. Определить молекулярную формулу этого амина.

к оглавлению ▴

Часть 3. Определение формулы вещества по химическим свойствам.

3–1. Определить формулу алкена, если известно, что он 5,6 г его при присоединении воды образуют 7,4 г спирта.

3–2. Для окисления 2,9 г предельного альдегида до кислоты потребовалось 9,8 г гидроксида меди (II). Определить формулу альдегида.

3–3. Одноосновная моноаминокислота массой 3 г с избытком бромоводорода образует 6,24 г соли. Определить формулу аминокислоты.

3–4. При взаимодействии предельного двухатомного спирта массой 2,7 г с избытком калия выделилось 0,672 л водорода. Определить формулу спирта.

3–5. (ЕГЭ–2011) При окислении предельного одноатомного спирта оксидом меди (II) получили 9,73 г альдегида, 8,65 г меди и воду. Определить молекулярную формулу этого спирта.

к оглавлению ▴

Дополнение по определению структурной формулы:

Д-1. Дана молекулярная формула: C2H6O. Искомое вещество газообразно при н. у., не реагирует с металлическим натрием и может быть получено дегидратацией спирта. Установите его структурную формулу.
Д-2. Дана молекулярная формула: C3H8O2. Искомое вещество реагирует с натрием, а при дегидратации под действием серной кислоты превращается в соединение, содержащее шестичленный цикл. Установите его структурную формулу.
Д-3. Дана молекулярная формула: C2H7NO. Искомое вещество представляет собой бесцветную, вязкую жидкость с запахом аммиака. Оно реагирует и с натрием, и с азотистой кислотой, причём в обоих случаях выделяется газ. Установите его структурную формулу.

к оглавлению ▴

Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

1–1. rm C_3H_8

1–2. rm C_3H_6(NH_2)_2

1–3. rm C_2H_4(COOH)_2

1–4. rm C_4H_6

1–5. rm (HCOO)_2Ca — формиат кальция, соль муравьиной кислоты

2–1. rm C_8H_{16}O

2–2. rm C_3H_7NO

2–3. rm C_5H_8 (массу водорода находим, вычитая из массы углеводорода массу углерода)

2–4. rm C_3H_7Cl (не забудьте, что атомы водорода содержатся не только в воде, но и в rm HCl)

2–5. rm C_4H_{11}N

3–1. rm C_4H_8

3–2. rm C_3H_6O

3–3. rm C_2H_5NO_2

3–4. rm C_4H_8(OH)_2

3–5. rm C_4H_9OH

Д–1.

Д–2.

Д–3.

Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Задача 33 на ЕГЭ по химии. Определение формул органических веществ.» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать нужные и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.

Публикация обновлена:
07.05.2023

С
XIX
века химия перестала быть описательной наукой. Учёные широко стали использовать
методы измерения различных параметров веществ.

Массовая
доля элемента
– это отношение массы этого элемента в
сложном веществе к массе всего вещества, выраженное в долях единицы (или в
процентах).

Массовая
доля элемента в веществе обозначается латинской буквой ω (дубль-вэ) и показывает
долю (часть массы), приходящуюся на данный элемент в общей массе вещества.
Массовая доля элемента в веществе выражается в долях единицы или в процентах.
Часть от целого всегда меньше целого, как долька апельсина меньше всего
апельсина.

Например,
в состав оксида ртути HgO входит два элемента –
ртуть и кислород. При нагревании этого вещества массой 50 г получается 46,3 г
ртути и 3,7 г кислорода. Рассчитаем массовую долю ртути в сложном веществе:

Рассчитаем
массовую долю кислорода в веществе. Для этого массу кислорода разделим на массу
смеси. Подставим значения масс веществ. Получаем:

Учитывая,
что сумма массовых долей элемента в веществе равна единице, или 100 %, массовую
долю кислорода можно найти по разности:

Для
того, чтобы найти массовую долю элемента в веществе, нужно относительную
атомную массу этого элемента умножить на число атомов данного химического
элемента в веществе и разделить на относительную молекулярную массу вещества.

Определим
массовую долю кислорода в серной кислоте. Для этого найдём относительную
молекулярную массу серной кислоты. Необходимо значения все относительных
атомных масс элементов сложить.

Mr
(H2SO4)
= Ar
(H)
· 2 + Ar
(S)
+ Ar
(O)
· 4 = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98

 Найдём массовую долю кислорода. Для
этого нужно относительную атомную массу кислорода умножить на 4 и разделить на
относительную молекулярную массу всего вещества. Получается 0,653, или 65,3 %.

 Рассчитаем
массовые доли элементов в метане, формула которого CH4.
Для этого определим относительную молекулярную массу метана. Подставим значения
относительных атомных масс и получим 16.

Mr (CH4) = Ar (C) +
Ar (H) · 4 = 12 + 1 · 4 = 16

Затем
найдём массовую долю углерода в метане. Для этого 12 умножим на 1 и разделим на
16. В результате образуется 0,75, или 75 %.

Для
того, чтобы найти массовую долю водорода в метане, следует от 1 вычесть
массовую долю углерода. Получается 0,25, или 25 %.

Пирит,
или золотая обманка, имеет ярко-жёлтый золотистый цвет, похож на золото,
поэтому и получил название «золото дураков». Испанские завоеватели грабили
индейцев ради изделий из пирита и увозили их домой в Европу. Пирит путали с
золотом и во время золотой лихорадки на Аляске. Это хорошо описано в книге
Джека Лондона. Минерал пирит, состоящий из 46,6 % железа и 53,4 % серы, внешним
видом очень напоминает золото. Вычислим химическую формулу пирита.

Обозначим
формулу пирита FexSy. Затем найдём
соотношение индексов x
и y.
Для этого значения массовых долей разделим на относительные атомные массы
элементов. Подставим значения и получим соотношение 0,0083 :
0,0167.

Приведём
соотношения индексов к целым числам. Для этого нужно каждое значение разделить
на меньшее число в соотношении. Получим 1 : 2. Значит,
формула пирита FeS2.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВЫХ ОТНОШЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ В ВЕЩЕСТВЕ

Оценка 4.8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВЫХ ОТНОШЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ  В ВЕЩЕСТВЕ

Решение расчетных задач по химии для большинства школьников является сложной задачей. Чтобы научить школьников решать задачи, каждый учитель использует свои собственные приемы. В своей педагогической практике я использую прием индивидуального маршрутного образовательного листа для школьника, который составляю отдельно на каждый тип задач. В каждом таком листе для понимания школьником смысла расчетных задач обязательно формулирую название типа задач, даю в качестве примера одно из условий, его краткую запись, необходимую расчетную формулу (формулы), оформляю задачи в соответствии с требованиями. При систематическом использовании таких маршрутов учащиеся учатся разбирать образцы, усваивают порядок действий, в дальнейшем осваивают способы решения задач заданного типа.

Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.

Добавить комментарий