Как найти массу продукта горения

Как найти массу продукта горения

                                   
1 СПОСОБ.

1.Mr(CxHy)=2×D(H2)=2×39=78г/моль

2.Определяем массу углерода по оксиду углерода(IV).

М(СО2)=44г/моль,   m(CO2)=44г

В 44г(СО2) содержится 12г(С),

а в 4,4г(СО2)– х г (С)       х=4,4×12/44=1,2г(С)

Определяем массу водорода по воде.

М(Н2О)=18г/моль,  m(H2O)=18г.

В 18г (Н2О)–2г(Н),

а в 0,9г (Н2О)–х г(Н)       х=0,9×2/18=0,1г(Н).

3. Определяем, есть ли в веществе кислород m(C)+m(Н)=1,2г+0,1г=1,3г.
Значит, кислорода нет.

4. Определяем отношение атомов углерода и водорода

х:у=1,2/12:0,1/1=0,1:0,1=1:1

Простейшая формула СН, но т.к.  Мr(в-ва)=78, то составляем уравнение 
12n+1n=78      13n=78   n=6

Тогда истинная формула вещества С6Н6.

      Ответ: С6Н6

                        
2 СПОСОБ.

1.Mr(CxHy)=2×D(H2)=2×39=78г/моль

2.Массу углерода
определяют по массе оксида углерода(IV),а массу водорода –по массе воды.

Для этого
определяем количество вещества оксида углерода(IV) и количество вещества
воды, а по ним υ(С) и υ(Н);

  а)М(СО2)=44г/моль

    М(Н2О)=18г/моль               
υ=m/M        

    υ(C)=υ(CО2)=4,4/44г/моль=0,1моль

  
υ(Н)=2υ(Н2О)=2х0,9г/18г/моль=0,1моль

б)Определяем  массы
углерода и водорода:  m=Mυ

m(C)=12×0,1=1,2(г)

m(Н)=1×0,1=0,1(г)

3. Определяем, есть
ли в веществе кислород:  m(C)+m(Н)=1,2+0,1=1,3г  значит, кислорода нет.

4.Находим
соотношение атомов углерода и водорода. υ(С):υ(Н)=0,1:0,1=1:1.  Простейшая формула вещества 
СН.

5. Определяем
истинную формулу вещества:

Мr(в-ва)=78, то составляем уравнение  12n+1n=78     
13n=78   n=6                Ответ: С6Н6

Источник

С целью упрощения
расчёта все горючие вещества разделены
на три типа: индивидуальные, сложные,
смеси горючих газов (табл. 1.2.1).

Таблица 1.2.1

Тип горючего
вещества

Расчетные
формулы

Размерность

Индивидуальное
вещество

(1.2.1)

(1.2.2)

Вещество сложного
состава

(1.2.3)

(1.2.4)

(1.2.5)

(1.2.6)

Смесь
газов

(1.2.7)

(1.2.8)

Здесь
-теоретический
объём продуктов горения;-количествоi-го
продукта горения в уравнении реакции,
кмоль;
-количество
горючего, кмоль;-объём
1 кмоля газа;-молекулярная
масса горючего;-объёмi-го
продукта реакции; C,
H,
S,
O,
N
–содержание соответствующих элементов
(углерода, водорода, серы, кислорода и
азота) в горючем веществе, % вес;
-содержаниеi-го
горючего компонента в газовой смеси,
%об.;
–
содержаниеi-го
негорючего компонента в составе газовой
смеси, % об.

Практический
(полный) объём продуктов горения состоит
из теоретического объёма продуктов
горения и избытка воздуха

(1.2.9)

или

(1.2.10)

Состав продуктов
горения, т.е. содержание i-го
компонента определяется по формуле

(1.2.11)

где – содержаниеI
– го компонента в продуктах сгорания, %
об.;

– объём I
– го компонента, м3,
кмоль;

– полный объём
продуктов горения, м3,
кмоль.

При горении в
избытке воздуха в продуктах горения
содержится кислород и азот

(1.2.12)

(1.2.13)

где -теоретический
объём азота в продуктах горения, м3,
кмоль.

(1.2.14)

Примеры

Пример 1. Какое
количество продуктов горения выделится
при сгорании 1м3
ацетилена в воздухе, если температура
горения составила 1450 К.

Решение.

Горючее-индивидуальное
химическое соединение (формула 1.2.1).
Запишем уравнение химической реакции
горения

C2H2+O2+N2=2CO2+H2O+N2

Объём продуктов
горения при нормальных условиях

м3/м3

Объём продуктов
горения при 1450 К

м3/м3

Пример 2. Определить
объём продуктов горения при сгорании
1 кг фенола, если температура горения
1200 К, давление 95000 Па, коэффициент избытка
воздуха 1,5.

Решение.

Горючее-индивидуальное
химическое соединение(формула 1.2.2).
Запишем уравнение химической реакции
горения

C6H5OH+O2+N2=6CO2+3H2O+N2

Молекулярная масса
горючего 98.

Теоретический
объём продуктов горения при нормальных
условиях

м3/кг

Практический объём
воздуха при нормальных условиях

м3/кг

Объём продуктов
горения при заданных условиях

м3/м3

Пример 3. Определить
объём продуктов горения при сгорании
1 кг органической массы состава: С-55%,
О-13%, Н-5%, S-7%,
N-3%,
W
17%, если температура горения 1170 К,
коэффициент избытка воздуха – 1.3.

Решение.

Горючее вещество
сложного состава (формулы 1.2.3 – 1.2.6).
Теоретический состав продуктов горения
при нормальных условиях

м3/кг

м3/кг

м3/кг

м3/кг

Полный теоретический
объём продуктов горения при нормальных
условиях

=1+0,8+0,05+4,7=6,55
м3/кг

Практический объём
продуктов горения при нормальных
условиях

=6,55+0,269(1,3-1)=6,55+1,8=8,35
м3/кг

Практический объём
продуктов горения при температуре
горения

=м3/кг.

Пример 4. Рассчитать
объём продуктов горения при сгорании
1м3
газовой смеси, состоящей из С3Н6-70%,
С3Н8-10%,
СО2-5%,
О2-15%,
если температура горения 1300 К, коэффициент
избытка воздуха – 2,8. Температура
окружающей среды 293 К.

Решение.

Горючее – смесь
газов (формула 1.2.7).

Объём продуктов
горения определяется по формуле (1.2.8)

м3/м3

м3/м3

Так как газовая
смесь содержит в составе кислород, он
будет окислять часть горючих компонентов,
следовательно, понизится расход воздуха
(формула 1.1.5).

В этом случае
теоретический объём азота удобнее
определять по формуле (1.2.14)

м3/м3

Теоретический
объём продуктов горения

м3/м3

Практический объём
продуктов горения

Объём продуктов
горения при температуре 1300 К

м3/м3.

Пример 5. Определить
состав продуктов горения метилэтилкетона.

Решение.

При такой постановки
задачи рационально определить
непосредственно из уравнения горения
объём продуктов в кмолях, выделившихся
при сгорании 1 кмоля горючего

,

кмоля;
кмоля;кмоля;кмоля.

По формуле (1.2.11)
находим состав продуктов горения

Пример 6. Определить
объём и состав продуктов горения 1 кг
минерального масла состава: С-85%, Н-15%,
если температура горения 1450 К, коэффициент
избытка воздуха – 1,9.

Решение. По формулам
(1.2.3 – 1.2.6) определим объём продуктов
горения

м3/кг

м3/кг

м3/кг

Теоретический
объём продуктов горения при нормальных
условиях

м3/кг

Практический объём
продуктов горения при нормальных
условиях формула (1.2.10)

м3/кг

Объём продуктов
горения при температуре 1450 К

м3/кг

Очевидно, что
состав продуктов горения не зависит от
температуры горения, поэтому целесообразно
определить его при нормальных условиях.
По формулам (1.2.11;1.2.13)

;
;

Пример 7. Определить
количество сгоревшего ацетона, кг, если
объём выделившийся двуокиси углерода,
приведённый к нормальным условиям,
составил 50 м3.

Решение.

Запишем уравнение
реакции горения ацетона в воздухе

Из уравнения
следует, что при горении из 58 кг
(молекулярная масса ацетона) выделяется
м3
двуокиси углерода. Тогда для образования
50 м3
двуокиси углерода должно вступить в
реакцию Мг горючего

кг

Пример 8. Определить
количество сгоревшей органической
массы состава C-58%,
O-22%,
H-8%,
N-2%,
W-10%
в помещении объёмом 350 м3,
если содержание двуокиси углерода
составило 5%.

Решение. Определим
объём выделившейся двуокиси углерода

м3.

По формуле (1.2.6)
для вещества сложного состава определим
объём СО2,
выделившейся при горении 1 кг горючего,

м3/кг.

Определим количество
сгоревшего вещества

кг.

Пример 9. Определить
время, когда содержание двуокиси углерода
в помещении объёмом 480 м3
в результате горения древесины (C-45%,
H-50%,
O-42%,
W-8%)
составило 8%, если удельная массовая
скорость выгорания древесины 0,008
кг/(м2с),
а поверхность горения 38 м2.
При решении газообмен с окружающей
средой не учитывать, разбавлением в
результате выделения продуктов горения
пренебречь.

Решение.

Поскольку не
учитывается разбавление продуктов
горения, определяем объём выделившейся
в результате горения двуокиси углерода,
соответствующей 8% её содержания в
атмосфере

м3

Из выражения
(1.2.3) определим, сколько должно сгореть
горючего материала, чтобы выделился
данный объём двуокиси углерода

кг.

Время горения
определим, исходя из соотношения

,

где – время горения;

Мг
– масса выгоревшей древесины, кг;

– массовая скорость
выгорания древесины, кг/(м2с);

F
– поверхность горения, м2;

мин.

Задание на
самостоятельную работу

Задача 3: Определить
объем продуктов горения при сгорании
1 кг заданного вещества, если тепература
горения … К, давление … мм рт.ст., =
… .

Вариант

Вещество

Тп.г.,
К

Р,
мм рт.ст.

1

Амилбензол

1200

740

1,1

2

Н-Амиловый
спирт

1210

745

1,2

3

Анизол

1220

750

1,3

4

Анилин

1230

755

1,4

5

Бутилацетат

1240

720

1,5

6

Бутиловый
спирт

1250

725

1,6

7

Бензол

1260

730

1,7

8

Диэтиловый
эфир

1270

735

1,8

9

Ксилол

1280

710

1,1

10

Уайт-спирит

1290

715

1,2

11

Этиленгликоль

1300

717

1,3

12

Трет-Амиловый
спирт

1310

719

1,4

13

Гексан

1320

724

1,5

14

Метиловый
спирт

1330

732

1,6

15

Толуол

1340

754

1,7

16

Стирол

1350

756

1,8

17

Пентан

1360

721

1,1

18

Этанол

1370

700

1,2

19

Амилметилкетон

1380

708

1,3

20

Бутилбензол

1390

704

1,4

21

Бутилвиниловый
эфир

1400

706

1,5

22

Ацетон

1100

757

1,6

23

Этиловый
спирт

1150

746

1,7

24

Гептан

1160

738

1,8

25

Октан

1120

737

1,1

26

Гексан

1370

747

1,2

27

Бутиловый
спирт

1365

754

1,3

28

Анилин

1400

748

1,4

29

Бензол

1354

750

1,5

30

Ксилол

1378

751

1,6

Задача 4: Определить
объем и состав (% об.) продуктов горения,
выделившихся при сгорании 1 м3горючего газа, если температура горения
составила … К, давление … мм рт.ст.

Вариант

Вещество

Тп.г.,
К

Р,
мм рт.ст.

1

Ацетилен

1200

750

2

Метан

1210

749

3

Окись
углерода

1220

748

4

Этан

1230

747

5

Водород

1240

746

6

Пропан

1250

745

7

Сероводород

1260

744

8

Бутан

1270

743

9

Ацетилен

1280

742

10

Метан

1290

741

11

Окись
углерода

1300

740

12

Этан

1310

759

13

Водород

1320

758

14

Пропан

1330

757

15

Сероводород

1340

756

16

Бутан

1350

755

17

Метан

1360

754

18

Этан

1370

753

19

Пропан

1380

752

20

Бутан

1390

751

21

Окись
углерода

1400

750

22

Ацетилен

1100

749

23

Водород

1150

748

24

Метан

1160

747

25

Ацетилен

1120

746

26

Метан

1370

745

27

Окись
углерода

1365

744

28

Этан

1400

743

29

Водород

1354

742

30

Пропан

1378

741

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
Источник

Вывод молекулярной формулы вещества по продуктам сгорания.

Задача 1.

При полном сгорании 4,6 г газообразного органического вещества получено 8,8 г СО2 и 5,4 г Н2О. Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 1,589. Определите молекулярную формулу вещества и дайте названия всем его изомерам. 

Решение.

в-во+ О2→ СО2+Н2О

в состав сгораемого вещества обязательно входят углерод и водород, но возможно наличие кислорода. Поэтому, необходимо сделать проверку на кислород:

ν(СО2)=m/M=8,8 г/44 г/моль=0,2 моль; ν(С)=0,2 моль;m(С)=2,4 г

ν(Н2О)=m/M=5,4 г/18 г/моль=0,3 моль; ν(Н)=0,6моль; m(Н)=0,6 г

m(C)+m(H)=2,4 г + 0,6 г=3 г

а вещества сгорело 4,6 г, следовательно, имеется кислород.

m(О)=4,6 г-3 г=1,6 г

ν(О)=1,6 г/16 г/моль=0,1моль

СхНyОz х:y:z= ν(C): ν(Н): ν(О)=0,2:0,6:0,1

Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая: х:y:z= 2:6:1

С2Н6О-простейшая формула.

D(воздуху)=M(в-ва)/М(воздуха)

М (в-ва)= D(воздуху)×М(воздуха)=1,589×29 г/моль=46 г/моль

M(С2Н6О)=12×2+6+16=46 г/моль,

что соответствует действительности.

^ Ответ: С2Н6О. Это либо этиловый спирт, либо диметиловый эфир.

Задача 2.

При сгорании углеводорода получено 0,2 моль СО2 и 0,2 моль Н2О. Определите молекулярную формулу углеводорода, если известно, что 3,64 г этого вещества занимают объем 1,456 л (н.у.).

Решение.

СхНy + (х+0,25y)О2→ хСО2 +0,5yН2О

(здесь конкретно указано, что горит углеводород).

х,y- коэффициенты перед формулами веществ в правой части – это индексы при углероде и водороде в сгоревшем веществе.

ν(СО2):ν(Н2О)=х:0,5y (по уравнению), а на самом деле как 0,2:0,2 (по условию) 

ν(СО2): ν(Н2О)=х:0,5y =0,2:0,2 

0,2х=0,1y, х=0,5y (1)

Раз имеется два неизвестных, то должна быть система уравнений. Второе уравнение даст молярная масса вещества:

m=М× ν

V=Vm× ν

Через объем найдем количество углеводорода, а затем его молярную массу:

ν= V/Vm=1,456 л/22,4 л/моль=0,065 моль

M=m/ν=3,64 г/0,065 моль=56 г/моль

составляем уравнение:

12х+y=56

Вместо (х) подставляем его значение из уравнения (1)

12×0,5y+y=56

7y=56, y=8, х=4

^ Ответ: С4Н8

Задача 3.

В состав вещества входят С,Н,О,S. При сжигании его навески массой 0,222 г были получены 0,396 г СО2, 0,162 г Н2О, а сера переведена в сульфат бария массой 0,3495 г. Относительная плотность паров вещества по водороду равна 74. Определить истинную формулу вещества. 

Решение:

в-во+ О2→ СО2+Н2О +SО2 (любое вещество, содержащее серу, дает при сгорании диоксид серы), 

SО2→ ВаSО4 (через какие реакции осуществлен данный переход – неважно, из сульфата бария надо найти массу и количества серы).

ν(СО2)=m/M=0,396 г/44 г/моль=0,009 моль;ν(С)=0,009 моль; m(С)=0,108 г;

ν(Н2О)=m/M=0,162 г/18 г/моль=0,009 моль;ν(Н)=0,018 моль; m(Н)=0,018 г;

ν(ВаSО4)=m/M=0,3495 г/233 г/моль=0,0015 моль; ν (S)=0,0015 моль; m(S)=0,048 г;

m(О)=0,222-0,108-0,018-0,048 г=0,048 г;

ν(О)=0,048 г/16 г/моль=0,003 моль;

СхНyОzSq х:y:z:q= ν(C): ν(Н): ν(О): ν (S)=0,009:0,018:0,003:0,0015

Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая: х:y:z:q= 6:12:2:1

С6Н12О2S-простейшая формула.

D(по водороду)=M(в-ва)/М(Н2)

М (в-ва)= D(по водороду)×М(Н2)=74×2 г/моль=148 г/моль

M(С6Н12О2S)=12×6+12+16×2+32=148 г/моль,

что соответствует действительности.

^ Ответ: С6Н12О2S. 

Задача 4.

При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 2,24 л (н.у.) углекислого газа, 1,8 г воды и 3,65 г хлороводорода. Установите формулу сгоревшего вещества, рассчитайте его объем и массу.

Решение. 

В задаче сказано, что вещество не содержит кислород, следовательно, оно состоит только из углерода, водорода и хлора:

СхНyClz + О2→ СО2 +Н2О+ НCl

в этой задаче необходимо найти количество углерода, перешедшего в углекислый газ, количество водорода, перешедшего как в воду, так и в хлороводород, количество хлора из хлороводорода:

х:y:z= ν (C): ν (Н): ν (Cl)

ν(СО2)=V/Vm=2,24 л/22,4 л/моль=0,1 моль; ν(С)=0,1 моль; 

ν (Н2О)=m/M=1,8 г/18 г/моль=0,1 моль; ν (Н)=0,2 моль; 

ν (НCl)=m/M=3,65 г/36,5 г/моль=0,1 моль; ν (Cl)=0,1 моль;

ν (Н)=0,1 моль

ν (Н)общее=0,1 моль+0,2 моль=0,3 моль

х:y:z= ν (C): ν (Н): ν (Cl)=0,1:0,3:0,1

Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая: х:y:z= 1:3:1

СН3Сl-истинная формула.

СН3Сl+ 1,5О2→ СО2 +Н2О+ НCl

Для нахождения массы и объема сгоревшего вещества, необходимо составить количественные соотношения между хлорметаном и любым продуктом реакции:

ν (СН3Сl): ν (СО2)=1:1 (по уравнению), ν (CН3Сl)=0,1 моль

m(СН3Сl)=М× ν =50,5 г/моль×0,1 моль=5,05 г

V(СН3Сl)=Vm× ν =22,4 л/моль×0,1 моль=2,24 л

^ Ответ: СН3Сl, m(СН3Сl)=5,05 г, V(СН3Сl)=2,24 л.

Задача 5.

Неизвестное органическое вещество массой 0,4 г сожгли и продукты сгорания пропустили через трубку с безводным сульфатом меди (II) и сосуд, содержащий избыток баритовой воды. Масса трубки увеличилась на 0,36 г, в сосуде образовался осадок массой 5,91 г. Установить формулу вещества. 

Решение.

в-во+ О2→ СО2+Н2О

В состав сгораемого вещества обязательно входят углерод и водород, но возможно наличие кислорода. Поэтому необходимо сделать проверку на кислород.

Масса трубки с сульфатом меди (II) увеличилась за счет поглощенной воды (CuSО4 + nН2О→CuSО4×nН2О), откуда делаем вывод, что масса выделившейся воды равна 0,36 г.

С баритовой водой (Ва(ОН)2) взаимодействует СО2):

Ва(ОН)2+ СО2→ВаСО3↓+Н2О

ν(ВаСО3)=m/M=5,91 г/197 г/моль=0,03 моль;

ν(ВаСО3): ν(СО2)=1:1 (по уравнению), сл-но, ν(СО2)=0,03 моль;

ν(С)=0,03 моль, m(С)=0,36 г

ν(Н2О)=m/M=0,36 г/18 г/моль=0,02 моль; ν(Н)= 0,04 моль;

m(Н)=0,04 г

m(C)+m(H)=0,36+0,04=04 г

следовательно, кислорода нет.

СхНy х:y= ν(C): ν(Н)=0,03:0,04 (можно умножить все на 100)

х:y= 3:4

^ Ответ: С3Н4.

Задача 6*.

Смесь газов, образовавшихся при сжигании образца органического соединения Х массой 2,7 г, была пропущена последовательно через склянки с концентрированной серной кислотой и известковой водой. При этом масса первой склянки увеличилась на 3,78 г, во второй склянке образовалось 12 г осадка, а объем непоглощенного газаY составил 733 мл (250С и нормальное давление). При одновременном добавлении к такому же образцу вещества Х избытка раствора нитрита натрия и соляной кислоты выделяется вдвое больший объем газа Y. Определите неизвестное вещество Х и приведите его структурную формулу.

Решение.

Газ, который не поглощается известковой водой – это азот. Следовательно, в состав неизвестного вещества обязательно входят углерода, водород, азот и возможно, кислород.

в-во+ О2→ СО2+Н2О+ N2

Масса склянки с конц. Н2SО4 увеличивается за счет поглощения кислотой воды, m(Н2О)=3,78 г

С известковой водой взаимодействует углекислый газ:

СО2 + Са(ОН)2→СаСО3↓+Н2О

ν(СаСО3)=m/M=12 г/100 г/моль=0,12 моль; 

ν(СаСО3): ν(СО2)=1:1, ν(СО2)=0,12 моль;

Проверка на кислород:

ν(СО2)=0,12 моль; ν(С)=0,12 моль;m(С)=1,44 г

ν(Н2О)=m/M=3,78 г/18 г/моль=0,21 моль; ν(Н)=0,42 моль;

m(Н)=0,42 г.

Приведем объем азота к н.у., учитывая, что Т=(273 +25)К=298 К

По «объединенному газовому закону»

V0=Р×V×Т0/Р0×Т

V0=(101,3×0,733×273)/(101,3×298)=0,672 л

ν(N2)=V/Vm=0,672 л/22,4 л/моль=0,03 моль, ν(N)=0,06 моль,

m(N)=0,84 г;

m(C)+m(H)+m(N)=1,44 г + 0,42 г+0,84=2,7 г

кислорода нет, так как вещества сгорело тоже 2,7 г.

СхНyNz х:y:z= ν(C): ν(Н): ν(N)=0,12:0,42:0,06

Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая: х:y:z= 2:7:1

С2Н7N-амин. Это может быть либо первичный амин С2Н5NН2, либо вторичный амин (СН3)2NН.

Установить его структуру поможет реакция с азотистой кислотой. Только первичные амины вступают в реакцию с НNО2 по уравнению: 

С2Н5NН2 + NаNО2 + НCl→С2Н5ОН + N2 +NаCl+Н2О

^ Ответ: Х- C2Н2NН2– этиламин, Y-N2.

Задачи для самостоятельного решения.

1.При сжигании 3,7 г монофункционального органического вещества было получено 2,7 г воды и 3,36 л (н.у.) диоксида углерода. Какое это вещество, если при взаимодействии его с натрием выделяется водород, а водный раствор продукта реакции окрашивает лакмус в синий цвет? Составить уравнение реакции взаимодействия с натрием. 

2. Относительная плотность паров органического соединения по гелию равна 25,5. При сжигании 15,3 г этого вещества образовалось 20,16 л (н.у.) углекислого газа и 18,9 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения. К каким классам органических соединений может относиться данное вещество? 

3.При полном сгорании 4,8 г органического вещества, плотность паров которого по водороду равна 16, получили 6,6 г диоксида углерода и 5,4 г воды. Каковы формула и названия этого вещества?

Составить не менее трех уравнений реакций получения данного вещества. 

4.При полном сгорании 0,88 г органического соединения образовалось 896 мл СО2 (н.у.) и 0,72 г воды. Выведите молекулярную формулу этого вещества, если плотность паров по водороду равна 44. Укажите, к каким классам может относиться это вещество. Найти все изомеры данного вещества.

5. При сжигании вещества массой 10,7 г получили 30,8 г углекислого газа, 8,1 г воды и 1,4 г азота. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 3,69. Определите молекулярную формулу вещества.Составить уравнение реакции данного вещества с хлороводородом, дать название образующемуся продукту. 

6.При сгорании 0,9 г газообразного органического вещества выделилось 0,896 л (н.у.) углекислого газа, 1,26 г воды и 0,224 л (н.у.) азота. Плотность газообразного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную формулу органического вещества и приведите одно из возможных названий. Привести не менее трех уравнений реакций получения данного вещества. 

7.При сгорании 0,45 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л углекислого газа, 0,63 г воды и 0,112 л азота.Объемы газов измерялись при нормальных условиях. Плотность газообразного вещества по азоту 1,607. Установите его молекулярную формулу и приведите одно из возможных названий этого соединения. С какими из перечисленных соединений может взаимодействовать это вещество: а) метаном; б) гидроксидом бария; в) водой; г) кислородом; д) бензолом; е) азотной кислотой. Составить уравнения данных реакций.

8.При полном сгорании 0,62 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л углекислого газа, 0,9 г воды и 0,224 л азота (объемы газов измерены при нормальных условиях). Плотность вещества по водороду 15,50. Установите его молекулярную формулу и назовите это соединение. Это вещество может быть получено при взаимодействии:

а) СН4 и НNО3 б) СН3NО2 и Н2 в) СН3ОН и N2

г) СН3ОН и NН3 д) CН3NН3Cl и КОН е) СН3-СН3 и NН3

Составить уравнения осуществимых реакций. 

9.Сожгли 6 г вещества и получили 6,72 л углекислого газа (н.у.) и 7,2 г воды. Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 2,07. Определить молекулярную формулу вещества. Для этого вещества характерны реакции:

а) этерификации б) поликонденсации в) нейтрализации

г) окисления д) дегидратации е) гидратации. 

10.Относительная плотность паров органического вещества по водороду равна 30. При сжигании 24 г вещества образовались 35,2 г оксида углерода (IV) и 14,4 г воды. Определить молекулярную формулу вещества. Составить уравнения реакций получения данного вещества в лаборатории и промышленности. 

11.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. К каким классам органических соединений оно может относиться? 

12.При сгорании вещества массой 8,5 г образовались оксид углерода (IV) массой 26,4 г и вода массой 11,7 г. Плотность паров вещества по воздуху равна 5,862. Определите формулу вещества.

Источник

I. Нахождение формулы органического вещества по массовой доле химических элементов и относительной плотности газов

 1. Выпишите в тетрадь основные формулы

D2 = Mr(1)/Mr(2) 

D – относительная плотность первого газа по второму (безразмерная величина).

Например:

D(O2) = Mr(газа)/Mr(O2)=Mr(газа)/32;

D(H2) = Mr(газа)/Mr(H2)=Mr(газа)/2;

D(воздуха)=Mr(газа)/Mr(воздуха)=Mr(газа)/29

Wэлемента =  (n * Ar (элемента) * 100%) / Mr (вещества),

где n – индекс, число атомов;

W – массовая доля элемента (%).

2. Разберите образец решения задачи

Этиловый спирт содержит 52,18% углерода:13,04% водорода: 34,78% кислорода. Плотность паров спирта по водороду 23. Определите формулу этилового спирта.

Решение:

1. Определим молекулярную массу искомого вещества:

Mr(CxHyOz) = D(H2) · Mr(H2)=23· 2 =46

2.По формуле  n = (Wэлемента * Mr(вещества)) / Ar элемента * 100% вычислим число атомов C, H, O

n(C)=(52,18% · 46) / 12· 100% = 2

n(H)=( 13,04% · 46) /1· 100% =6

n(O)=( 34,78% · 46) / 16· 100% =1

Получаем x:y:z =2:6:1, следовательно, вещество C2H6O

Проверка, Mr(C2H6O)= 46

II. Нахождение формулы органического вещества по массовой доле химических элементов и плотности вещества при нормальных условиях

1. Выпишите в тетрадь основные формулы

M = ρ * Vm

где Vm =22,4 л/моль (при н.у.); 

M – молярная масса вещества (г/моль);

ρ = m/V (плотность)

Wэлемента =  (n * Ar (элемента) * 100%) / Mr (вещества),

где n – индекс, число атомов;

W – массовая доля элемента (%)

2. Разберите образец решения задачи

Углеводород содержит 81,82% углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 1,964 г. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода.

Решение:

1. Определим молярную массу искомого вещества:

ρ = m/V, следовательно М(СхНу) = ρ· Vm = 1,964 г/л · 22,4 л/моль = 44

2. По формуле: n = (Wэлемента * Mr(вещества)) / Ar элемента * 100%

вычислим число атомов C, H.

Здесь Мr=M

n(C)=(81,82% · 44) / (12 · 100%) = 3

n(H)=(18,18% · 44) / (1· 100%) = 8

Получаем x:y =3 : 8, следовательно, вещество C3H8    

Проверка, Mr(C3H8)= 44

III. Определение формулы по продуктам сгорания

Разберите образец решения задачи

При сгорании 10,5 г органического вещества получили 16,8 л углекислого газа (н.у.)  и 13,5 г воды. Плотность этого вещества при н.у. равна 1,875 г/л. Определите молекулярную формулу вещества.

Решение:

1. Находим молярную массу вещества и его количество вещества:

Если в условии задачи дана относительная плотность органического вещества, то его молекулярную массу определяем согласно формулам:

D(O2) = Mr(газа)/Mr(O2)=Mr(газа)/32;

D(H2) = Mr(газа)/Mr(H2)=Mr(газа)/2;

D(воздуха)=Mr(газа)/Mr(воздуха)=Mr(газа)/29.

M(вещества)  = ρ· Vm = 1.875 г/л · 22,4 л/моль = 42 г/моль

υ(вещества ) = m / M = 10,5 г / 42 г/моль = 0,25 моль

2. Найдём количества вещества C, H по формулам:

υ =  V/Vm или  υ = m/M

υ(C) = υ(CO2)= V/Vm =16,8 л/22,4 л/моль=0,75 моль

υ(H) = 2 · υ(H2O) = 2 · m/M = (2 · 13,5 г)/18 г/моль = 1,5 моль

3. Определим наличие кислорода в формуле вещества:

m(C) = υ(C) · M(C) = 0,75 моль · 12 г/моль = 9 г

m(H) = υ(H) · M(H) = 1,5 моль · 1 г/моль = 1,5 г

m(O) = m(вещества) – (m(C) + m(H)) = 10.5 г – (9 г + 1,5 г) = 0 г, следовательно кислород отсутствует и это углеводород – CxHy

4. Находим формулу

υ(CxHy) : υ(С) : υ(Н) = 0,25 : 0,75 : 1,5 = 1 : 3 : 6    

(здесь к целым числам пришли путём деления всех чисел на меньшее из них, т.е. на 0,25)

Следовательно, 1 моль вещества содержит 3 моль углерода и 6 моль водорода, таким образом, искомая формула С3Н6.

IV. Решите задачи

Задача №1. В углеводороде массовая доля углерода равна 84%. Относительная плотность паров углеводорода по воздуху равна 3,45. Определите формулу углеводорода. 

Задача №2. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 83,33%. Плотность паров углеводорода по водороду равна 36. Определите формулу.

Задача №3. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 85,7%. Плотность паров углеводорода по воздуху равна 1,931. Определите формулу. 

Задача №4. Углеводород содержит  16,28% водорода. Плотность этого вещества при нормальных условиях 3,839 г/л. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода. 

Задача №5. Углеводород содержит 82,76% углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 2.589 г. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода. 

Задача №6. При сгорании вещества массой 4,25 г образовались оксид углерода (IV)  массой 13,2 г и вода массой 5,85 г. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху равна 5,862. Определите формулу вещества.

Источник

Определение формулы  органического вещества по продуктам сгорания

Алгоритм решения задачи

1-й этап: нахождение простейшей формулы вещества включает следующие операции:

  1. определить количественный состав вещества, то есть найти массу и количество вещества каждого элемента, содержащееся в определенной порции вещества;
  2. определить простейшее отношение количеств элементов, то есть найти простейшие индексы;
  3. составить простейшую формулу вещества и вычислить её молекулярную массу (Мпростейшая);

2-й этап: нахождение истинной формулы:

  1. определить истинную молекулярную массу (Мистинная) из дополнительных условий;
  2. найти коэффициент кратности (Мист./Мпрост.) и составить истинную формулу вещества.

Пример

При сгорании 24,6 г вещества образовалось 26,88 л углекислого газа (при н.у.), 9 г воды и 2,24 л азота (при н.у.). 1 литр паров этого вещества (при н.у.) имеет массу 5,491 г. Найдите формулу вещества.

Дано:

M(в-ва) = 24,6 г

V(CO2) = 26,88 л

V(N2) = 2,24 л

M(H2O) = 9 г

M = 5,491 г

V = 1 л

CxHyNz(Ow-?) – ?

Анализ и решение:

1-й этап

Так как в составе продуктов сгорания содержатся:

– углекислый газ, то есть вещество обязательно имело в своём составе  углерод (С);

– вода, то есть вещество обязательно имело в своём составе водород (Н);

– азот, то есть вещество обязательно имело в своём составе азот (N).

Возможно, что в состав вещества входит кислород, так как атомы кислорода могли попасть в молекулы углекислого газа или воды как из простого вещества кислорода при сжигании, так и из сложного  органического вещества, если они входили в его состав, поэтому формулу вещества следует выразить  формулой CxHyNz (Ow-?), в ко-

торой обозначение (Оw-?) предполагает необходимость проверки наличия кислорода в составе этого вещества.

  1. Количество элементов, входящих в состав образца, находим расчётом по схемам превращений:

а)  n(CO2) = V1/VM = 26,88/22,4 = 1,2 моль

х моль

1,2 моль

С

→

СО2

1 моль

1 моль

х = (1 * 1,2)/1 = 1,2 моль (С);

m(C) = n(C) * M(C) = 1,2 * 12 = 14,4 г (С)

б)  n(N2) = Vг/VM = 2,24/22,4 = 0,1 моль,

х моль

0,1 моль

2N

→

N2

2 моль

1 моль

x = (2 * 0,1)/1 = 0,2 моль (N);

m(N) = n(N) * M(N) = 0,2 * 14 = 2,8 г (N)

в)  n(H2O) = mв-ва/Mв-ва = 9/18 = 0,5 моль,

 х моль

0,5 моль

2Н

→

Н2О

2 моль

1 моль

х = (2 * 0,5)/1 = 1 моль (Н)

m(H) = n(H) * M(H) = 1,0 * 1 = 1,0 г (Н)

г)  проверяем, содержится ли в веществе кислород:

m(C) + m(H) + m(N) + m(O) = m(образца)

14,4 + 1,0 + 2,8 + m(O) = 24,6

m(O) = 24,6 – (14,4 + 1,0 + 2,8) = 6,4 г (О), что составляет n(O) = 6,4/16 = 0,4 моль (О).

  1. Простейшее отношение индексов (простейшая формула):

x : y : z : w = 1,2 : 1 : 0,2 : 0,4 = (1,2/0.2) : (1/0,2) : (0,2/0,2) : (0,4/0,2) = 6 : 5 : 1 : 2.

Простейшая формула вещества: C6H5NO2, и Mпрост. (C6H5NO2) = 123 г/моль.

3-й этап:

  1. Истинная молярная масса:

Mист. = mrVM/Mв-ва

Мист. = 5,491 * 22,4/1 = 123 г/моль.

  1. k = Mист./Mпрост., k = 123/123 = 1, истинная формула C6H5NO2.

Задачи

  1. При сжигании 11,2 г вещества получили 35,2 г оксида углерода (IV) и 14,4 г воды. Относительная плотность по воздуху равна 1,93. Найдите молекулярную формулу вещества.
  2. При полном сгорании углеводорода образовался оксид углерода (IV) массой 0,88 г и вода массой 0,36 г. Относительная плотность углеводорода по водороду равна 21. Выведите молекулярную формулу углеводорода.
  3. При сгорании органического вещества массой 6,2 г получили 4,48 л углекислого газа и 5,4 г воды. Плотность паров вещества по азоту равна 2,214. Установите молекулярную формулу вещества.
  4. При полном сгорании органического вещества, не содержащего кислород, получили 4,48 л (н.у) углекислого газа, 3,6 г воды и 2,24 л (н.у.) хлороводорода. Установите молекулярную формулу вещества.
  5. При сгорании органического вещества массой 2,3 г получили 2,24 л углекислого газа и 2,7 г воды. Плотность паров вещества по метану равна 2,875. Установите молекулярную формулу вещества.
  6. При полном сгорании углеводорода образовалось 8,96 л (н.у.) оксида углерода (IV) и 5,4 г воды. Молярная масса углеводорода в 27 раз больше молярной массы водорода. Определите молекулярную формулу углеводорода.
  7. При полном сгорании углеводорода образовалось 29 г воды и 33,6 л CO2 (н.у.). Относительная плотность углеводорода по аргону равна 1,05. Определите его молекулярную формулу.
  8. При сгорании органического соединения массой 7,2 г образовались СО2 массой 9,9 г и вода массой 8,1 г. Плотность паров этого вещества по водороду равна 16. Определите молекулярную формулу этого вещества.
  9. При полном сгорании 4,6 г газообразного органического вещества получено 8,8 г СО2 и 5,4 г воды. Относительная плотность паров органического вещества по воздуху равна 1,589. Определите молекулярную формулу этого вещества.
  10. В результате сжигания 1,74 г органического соединения получено 5,58 г смеси СО2 и Н2О. Количество веществ СО2 и Н2О в этой смеси оказались равными. Определите молекулярную формулу органического соединения, если относительная плотность его по кислороду равна 1,8125.

Литературные источники:

1.Кузнецова Н.Е., Лёвкин А.Н. Задачник по химии:10класс: для учащихся общеобразовательных учреждений – М.: Вентана-Граф,2012

2. Химия. Тематические тесты для подготовки к ЕГЭ. Задания высокого уровня сложности( часть С): учебно-методическое пособие/Под ред.В.Н. Доронькина. – Изд.5-е, исправ. и доп.- Ростов н/Д:Легион,2014

3. Химия.10 класс. Тематические тестовые задания для подготовки к ЕГЭ/ Авт.-сост. Л.И.Асанова, Т.Н. Богданович, О.Н. Вережникова. – Ярославль: Академия развития, 2011

Источник

Добавить комментарий