Как найти отношение числа атомов элементов

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:

4. Получаем выражение:

5. Находим отношение  (x : y):

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

Задачи на атомистику — это задачи на соотношения частиц (атомов, молекул, ионов и т.д.)  в  гомогенных и гетерогенных системах (растворах, твердых и газообразных смесях). Это могут быть массовые соотношения (например, массовая доля элемента в смеси), мольные соотношения (например, соотношение числа атомов водорода и кислорода или мольная доля), объемные соотношения (объемная доля и др.).

Ниже я выкладываю задачи на атомистику из реального ЕГЭ по химии 16 июля 2020 года.

Для решения задач на атомистику используются довольно простые идеи. Во-первых, понятие массовой доли. Во-вторых, умение выражать число атомов через число молекул или других структурных единиц.

Например, в молекуле триоксида серы SO₃ на 1 молекулу приходится один атом серы и три атома кислорода:

1 молекула SO₃ — 1 атом серы, 3 атома кислорода

Несложно пропорцией определить, что на две молекулы триоксида серы будет приходиться два атома серы и шесть атомов кислорода:

2 молекулы SO₃ — 2 атома S, 6 атомов О

На 20 молекул триоксида:

20 молекул SO₃ — 20 атомов S, 60 атомов О

А вот сколько атомов приходится на х молекуле триоксида? Это также легко определить через пропорцию:

х молекул SO₃ — х атомов S, 3х атомов О

Иначе говоря, количество атомов кислорода в молекуле SO₃ в три раза больше, чем количество молекул. А количество атомов серы равно количеству молекул триоксида серы. Это простая, но не всегда очевидная идея. То есть индексы в формуле вещества показывают не только, как соотносится количество атомов между собой, но и какое число атомов приходится на 1 молекулу или другую структурную единицу вещества.

Если так соотносится число атомов и молекул, то также будет соотноситься и количество вещества атомов и молекул, выраженное в молях. Потому что 1 моль — это не что иное, как порция, состоящая из одинакового числа данных частиц.

То есть на х моль триоксида серы приходится:

х моль SO₃ — х моль атомов S, 3х моль атомов О

 Представьте себе, что атомы — это элементы изделия, а молекула состоит из некоторого числа таких деталей. Таким образом, число деталей разного типа всегда больше или равно числа изделий. Получается, в молекуле число атомов всегда больше или равно, чем количество молекул.

И наоборот, число молекуле триоксида серы в 3 раза меньше, чем число атомов кислорода в составе SO₃. И число молекул равно количеству атомов серы. 

Например, на х моль атомов серы приходится х моль молекул SO₃.

Еще одно понятие, которое пригодится при решении задач на атомистику — молярное соотношение веществ.

Молярное соотношение — это отношение количества одного вещества к количеству другого вещества.

Например, молярное соотношение хлорида натрия и воды в растворе составляет 1 к 20, или 0,05:

n(NaCl)/ n(H₂O) = 1/20 = 0,5

Молярное соотношение можно задавать отдельным числом, а можно соотношением:

n(NaCl) : n(H₂O) = 1:20 

А вот выражать молярное соотношение через проценты нельзя. Это безразмерная величина. 

Научиться решать задачи на атомистику не очень сложно. В ЕГЭ по химии атомистика станет, скорее всего, лишь частью более сложной комплексной задачи 34. Но я бы рекомендовал не пытаться сразу решать задачи на атомистику уровня ЕГЭ по химии. Занимаясь в спортзале, вы же не пытаетесь на первой тренировке поднять сразу тяжелую штангу. Точнее, попытаться вы можете, но последствия будут плачевными.

Для начала сделайте разминку возьмите простые задачи, чтобы освоить основные приемы и понять логику решения таких заданий. А после легких задач можно постепенно перейти к более сложным. Именно в таком порядке и расположены задачи в данной подборке «Атомистика», которые позволяют понять, как именно удобно работать с такими заданиями. 

Публикую подборку задач, в которых используются идеи атомистики. Все задачи взяты из сборника С.А. Пузакова, В.А. Попкова «Пособие по химии. Вопросы. Упражнения. Задачи». В скобках я привожу нумерацию этих задач в задачнике.

1. (66) В смеси оксида меди (I) и оксида меди (II) на 4 атома меди приходится 3 атома кислорода. Вычислите массовые доли ве­ществ в такой смеси.

2. (67) В смеси двух хлоридов железа на 5 атомов железа приходится 13 атомов хлора. Вычислите массовые доли веществ в та­кой смеси.

3. (70) В каком молярном соотношении были смешаны карбид кальция и карбонат кальция, если массовая доля углерода в полученной смеси равна 25%?

4. (71) В каком молярном соотношении были смешаны гидросульфит натрия и гидросульфид натрия, если массовая доля серы в полученной смеси равна 45%?

5. (72) Какую массу сульфата калия следует добавить к 5,5г сульфида калия, чтобы в полученной смеси массовая доля серы стала равной 20%?

6. (73) В смеси нитрата аммония и нитрата свинца (II) массовая доля азота равна 25%. Вычислите массовую долю свинца в этой смеси.

7. (74) В смеси нитрата аммония и нитрата бария массовая доля азота равна 30%. Вычислите массовую долю нитрат-ионов в смеси.

8. (75) В смеси двух оксидов углерода на 5 атомов углерода приходится 7 атомов кислорода. Вычислите объемную долю более тяжелого оксида в этой смеси

9. (619) Через 13,1 г смеси бромида калия и йодида калия, в которой массовая доля брома равна 24,5%, пропустили смесь хлора и брома, в результате чего получилась смесь двух солей, в которой массовая доля брома равна 57%. Вычислите массу смеси галогенов, вступившую в реакцию.

10. (620) Через смесь натрия и бромида калия, в которой массовая доля брома равна 60%, пропустили хлор, в результате чего масса брома в смеси солей оказалась в 2 раза меньше, чем в исходной смеси. Вычислите массовую долю брома в полученной смеси солей.

11. (621) К смеси калия и иодида натрия, в которой массовая доля калия равна 40%, добавили бром, в результате чего масса йода в полученной смеси солей уменьшилась в 5 раз по сравнению с исходной. Вычислите массовую долю йода в полученной смеси солей.

12. (827) Аммиак, образовавшийся при гидролизе смеси нитрида кальция и нитрида лития, в которой массовая доля азота рав­нялась 30%, пропустили через 80 мл бромоводородной кисло­ты. В результате реакции молярная концентрация кислоты уменьшилась с 2,8 до 1,2 моль/л (изменением объема раствора за счет поглощения газа пренебречь). Вычислите массу исходного образца смеси нитридов.

13. (828) К 1,59%-му раствору карбоната натрия добавили по каплям 40 г 3,78%-го раствора азотной кислоты; в результате в образовавшемся растворе число атомов азота оказалось в 2 ра­за больше числа атомов углерода. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.

14. (855)Через 15 г 9,45%-го раствора азотной кислоты пропу­стили аммиак; в результате в образовавшемся растворе массовая доля азота оказалась равной 3,5%. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

15. (951) К смеси фосфата натрия, дигидрофосфата натрия и гид­рофосфата натрия общей массой 15 г (молярное соотношение солей в порядке перечисления 3:2:1) добавили 100 г 4%-го раствора гидроксида натрия. Установите количественный состав раствора (в массовых долях).

16. (952) К 2 г смеси гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия, в которой массовая доля фосфора равна 20%, добавили 20 г 2%-го раствора фосфорной кислоты. Вычислите массовые доли всех веществ в получившемся растворе.

17. (992) В смеси карбида алюминия и карбида кальция число атомов алюминия равно числу атомов кальция. При гидролизе этой смеси выделяется 1,12 л (н.у.) смеси газов. Вычислите массу исходной смеси карбидов.

18. (1007) Смесь карбоната стронция и гидрокарбоната аммония общей массой 12 г, в которой масса атомов углерода в 12 раз больше массы атомов водорода, добавили к избытку 10%-го раствора серной кислоты. Вычислите массу выпавшего осадка и объем выделившегося газа (н.у.)

19. (1009) Какой объем газа (н.у.) выделится при добавлении к 20 г 20%-го раствора серной кислоты 20 г смеси карбоната калия и гидрокарбоната натрия с одинаковым числом атомов калия и водорода?

20. (1021) В смеси сульфита кальция и гидрокарбоната кальция число атомов кальция в 6 раз больше числа атомов серы. Вычис­лите плотность по воздуху газовой смеси, образующейся при обработке этой смеси избытком разбавленного раствора серной кислоты.

21. (1059) Массовая доля калия в растворе, содержащем силикат калия и сульфат калия, равна 0,909%, а масса серы равна массе кремния. К этому раствору добавили в 4 раза меньшую массу соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 1,46%. Вычис­лите, во сколько раз масса серы оказалась больше массы кремния в образовавшемся растворе.

22. (1162) Смесь натрия с другим щелочным металлом поместили в воду. По окончании реакции воду полностью испарили. Мас­совая доля кислорода в полученной смеси веществ оказалась равной 50%. Вычислите массовые доли веществ в полученной смеси.

23. (1215) В смеси оксида ванадия (V) и оксида ванадия (III) массовая доля кислорода равна 40%. Какое количество вещества алюминия понадобится для полного восстановления ванадия из 100 г этой смеси?

Задача на атомистику, которую составители ЕГЭ по химии рекомендовали к прорешиванию:

24. Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе?  (104)

24. Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе?  (104)

Задачи на атомистику из реального ЕГЭ по химии 16 июля 2020 года

1. В смеси оксида магния и фосфида магния массовая доля атомов магния равна 54,4%. Они полностью прореагировала с соляной кислотой массой 365 г 34-% раствора. К полученному раствору добавили раствор фторида калия массой 232 грамма 30-% раствора. Найти массовую долю хлорида калия в конечном растворе.

2. Взяли смесь оксида кальция и карбоната кальция. Массовая доля кальция в смеси 50%. Смесь растворили в 300 г раствора избытка соляной кислоты. Выделившийся газ полностью прореагировал с раствором гидроксида натрия массой 200г и массовой долей 8%. Вычислите массовую долю образовавшейся соли.

3. Взяли смесь Cu и CuO . Массовая доля меди в смеси 96%. Полученную смесь растворили в концентрированной серной кислоте массой 496 г, взятой в избытке. Полученный газ растворили в необходимом количестве раствора гидроксида натрия массой 200 г и массовой долей 10%. Найдите массовую долю соли в растворе после растворения.

4. Смесь из оксида и сульфида алюминия, где массовая доля алюминия 50%, залили 700 г, раствора соляной кислоты, взятой в избытке. Выделившийся газ полностью поглотили 240 г 20% раствора сульфата меди. Вычислите концентрацию соли после того, как залили соляную кислоту.

5. Смесь оксида кальция и карбоната кальция с массовой долей кальция 62,5% растворили в 300 г раствора соляной кислоты. Масса раствора стала 361,6 г. Выделившийся газ пропустили через 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.

6. Смесь оксида и пероксида натрия, в которой соотношение атомов натрия к атомам кислорода равно 3:2, нагрели с избытком углекислого газа. Полученное вещество растворили в воде. В результате образовалось 600 г раствора. К полученному раствору добавили 229,6 г раствора хлорида железа(III).Найдите массовую долю оксида натрия в исходной смеси, если масса конечного раствора 795 г и массовая доля карбоната натрия в этом растворе 4%.

7. Смесь карбида алюминия и карбида кальция, в которой массовая доля углерода равна 30%, полностью растворили в 547.5 г соляной кислоте. При этом кислота прореагировала без остатка. К образовавшемуся раствору добавили 1260г 8% раствора гидрокарбоната натрия. Найдите массовую долю кислоты в растворе, в котором растворили исходную смесь.

8. В смесь железной окалины и оксида железа(III) добавили 500 г раствора конц. азотной кислоты, причём соотношение атомов железа к атомам кислорода в смеси равно 7:10. Чтобы полностью поглотить выделившийся газ использовали 20 г раствора NaOH с массовой долей 20%.. Найдите массу соли, образовавшейся при добавлении кислоты в смесь.

9. Дана смесь оксида и пероксида бария, в которой число атомов бария относится к числу атомов кислорода как 5:9. Добавили 490 г 20% холодной серной кислоты при этом смесь прореагировала полностью и раствор стал нейтральным. Определить массовую долю воды в полученном растворе.

10. Смесь из оксида лития и нитрида лития с массовой долей атомов лития 56%, смешали с 265 г раствора соляной кислоты с массовой долей 20%. (все вещества полностью прореагировали). После к образовавшемуся раствору добавили 410г 20%- ного фосфата натрия. Найдите массовую долю образовавшегося хлорида натрия.

11. Дан холодный раствор серной кислоты. К нему добавили пероксид бария, при этом вещества прореагировали полностью. В полученном растворе соотношение атомов водорода к кислороду составило 9 к 5. Затем к этому раствору добавили каталитическое количество оксида марганца (IV), в результате масса раствора уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.

Задачи на «атомистику» из реального ЕГЭ по химии-2020

1. Дан раствор массой 200 г, содержащий хлорид железа(II) и хлорид железа(III). В этом растворе соотношение числа атомов железа к числу атомов хлора равно 3 : 8. Через него пропустили хлор до прекращения реакции. К образовавшемуся раствору добавили раствор гидроксида натрия также до полного завершения реакции. При этом образовалось 526,5 г 20%-ного раствора хлорида натрия. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в использованном растворе.

2FeCl₂ + Cl₂ = 2FeCl₃

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaCl

Ответ: w(NaOH) = 18,8%

1. Смесь цинка и карбоната цинка, в которой соотношение числа атомов цинка к числу атомов кислорода равно 5 : 6, растворили в 500 г разбавленного раствора серной кислоты. При этом все исходные вещества прореагировали полностью, и выделилось 22,4 л смеси газов (н.у.). К этому раствору добавили 500 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю сульфата натрия в конечном растворе.

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂

ZnCO₃ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O + CO₂

ZnSO₄ + 4NaOH = Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄

Ответ: w(Na₂SO₄) = 13,3%

1. Смесь пероксида и оксида бария, в которой соотношение числа атомов бария к числу атомов кислорода равно 5 : 9 растворили в 490 г холодного 20%-ного раствора серной кислоты. При этом соединения бария прореагировали полностью и образовался нейтральный раствор. Вычислите массовую долю воды в образовавшемся растворе.

BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + H₂O₂

BaO + H₂SO₄ = BaSO₄ + H₂O

Ответ: w(H₂O) = 93,6%

1. Смесь оксида и пероксида натрия, в которой соотношение числа атомов натрия к числу атомов кислорода равно 3 : 2, нагрели в избытке углекислого газа. Продукт реакции растворили в воде и получили 600 г раствора. К этому раствору добавили 229,6 г раствора хлорида железа(III). После завершения реакции масса раствора составила 795 г, а массовая доля карбоната натрия в нём – 4%. Вычислите массу оксида натрия в исходной смеси.

Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃

2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂

3Na₂CO₃ + 2FeCl₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 6NaCl + 3CO₂

Ответ: m(Na₂O) = 24,8 г

1. Смесь железной окалины и оксида железа(III), в которой соотношение числа атомов железа к числу атомов кислорода равно 7 : 10, растворили в 500 г концентрированной азотной кислоты, взятой в избытке. Для полного поглощения выделившегося при этом газа потребовалось 20 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения оксидов в кислоте.

Fe₃O₄ + 10HNO₃ = 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

Fe₂O₃ + 6HNO₃ = 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

2NO₂ + 2NaOH = NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O

Ответ: w(Fe(NO₃)₃) = 30,8%

1. Смесь карбида алюминия и карбида кальция, в которой массовая доля атомов углерода равна 30%, полностью растворили в 547,5 г соляной кислоты. При этом соляная кислота прореагировала без остатка. К образовавшемуся раствору добавили 1260 г 8%-ного раствора гидрокарбоната натрия до полного завершения реакции. Вычислите массовую долю кислоты в растворе, в котором растворили исходную смесь.

Al₄C₃ + 12HCl = 4AlCl₃ + 3CH₄

CaC₂ + 2HCl = CaCl₂ + C₂H₂

AlCl₃ + 3NaHCO₃ = Al(OH)₃ + 3CO₂ + 3NaCl

CaCl₂ + 2NaHCO₃ = CaCO₃ + CO₂ + H₂O + 2NaCl

Ответ: w(HCl) = 8%

1. Смесь меди и оксида меди(II), в которой массовая доля атомов меди равна 96%, растворили в 472 г концентрированной серной кислоты, взятой в избытке. Минимальная масса 10%-ного раствора гидроксида натрия, который может прореагировать с выделившимся при этом газом, составляет 200 г. Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения исходной смеси в кислоте.

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

SO₂ + NaOH = NaHSO₃

Ответ: w(CuSO₄) = 20%

1. Смесь сульфида и оксида алюминия, в которой массовая доля атомов алюминия равна 50%, растворили в 700 г соляной кислоты, взятой в избытке. Для полного поглощения выделившегося при этом газа потребовалось 240 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения сульфида и оксида алюминия в кислоте.

Al₂S₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂S

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

H₂S + CuSO₄ = CuS + H₂SO₄

Ответ: w(AlCl₃) = 27,5%

1. Смесь карбоната кальция и оксида кальция, в которой массовая доля атомов кальция равна 62,5%, растворили в 300 г соляной кислоты, взятой в избытке. При этом образовался раствор массой 361,6 г. Выделившийся в результате реакции газ полностью поглотился 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, получившемся в результате реакции.

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O

CO₂ + NaOH = NaHCO₃

Ответ: w(NaHCO₃) = 18,9%

1. Смесь кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля атомов кальция равна 50%, растворили в 300 г соляной кислоты, взятой в избытке. При этом образовался раствор массой 330 г. Один из выделившихся в результате реакции газов полностью поглотился 200 г 8%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, получившемся в результате реакции.

Ca + 2HCl = CaCl₂ + H₂

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CO₂ + NaOH = NaHCO₃

Ответ: w(NaHCO₃) = 15,4%

1. Смесь оксида магния и фосфида магния, в которой массовая доля атомов магния равна 54,4%, растворили в 365 г 34%-ной соляной кислоты. При этом реагирующие вещества вступили в реакцию полностью. К полученному раствору добавили 232 г 30%-ного раствора фторида калия. Вычислите массовую долю хлорида калия в конечном растворе.

MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O

Mg₃P₂ + 6HCl = 3MgCl₂ + 2PH₃

MgCl₂ + 2KF = MgF₂ + 2KCl

Ответ: w(KCl) = 14,9%

1. Смесь оксида лития и нитрида лития, в которой массовая доля атомов лития равна 56%, растворили в 365 г 20%-ной соляной кислоты. При этом реагирующие вещества вступили в реакцию полностью. К полученному раствору добавили 410 г 20%-ного раствора фосфата натрия. Вычислите массовую долю хлорида натрия в конечном растворе.

Li₂O + 2HCl = 2LiCl + H₂O

Li₃N + 4HCl = 3LiCl + NH₄Cl

3LiCl + Na₃PO₄ = Li₃PO₄ + 3NaCl

Ответ: w(NaCl) = 11,9%

1. В колбу с холодным раствором серной кислоты внесли пероксид бария, при этом оба вещества между собой прореагировали полностью. В образовавшемся растворе соотношение числа атомов водорода и атомов кислорода составило 9 : 5. Затем в колбу добавили каталитическое количество оксида марганца(IV). При этом произошла реакция, в результате которой масса раствора в колбе уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты, которая содержалась в исходном растворе.

BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + H₂O₂

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂

Ответ: w(H₂SO₄) = 40,5%

1. Железную пластинку полностью растворили в 500 г раствора кислоты. Объем выделившейся смеси оксида азота(II) и оксида азота(IV) составляет 20,16 л (н.у.). В этой смеси соотношение числа атомов кислорода к числу атомов азота равно 5 : 3. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

Fe + 6HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

Fe + 4HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Ответ: w(Fe(NO₃)₃) = 24,6%

1. Смесь сульфата железа(II) и сульфата железа(III), в которой соотношение числа атомов железа к числу атомов серы равно 3 : 4, поместили в 126,4 г раствора перманганата калия, подкисленного серной кислотой, с массовой долей перманганата калия 5%. Все вещества, участвующие в окислительно-восстановительной реакции, прореагировали полностью. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, который требуется добавить к полученному раствору для полного завершения всех реакций.

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Fe(OH)₃ + 3Na₂SO₄

MnSO₄ + 2NaOH = Mn(OH)₂ + Na₂SO₄

Ответ: m(раствора NaOH) = 376 г

Что значит массовое соотношение

В химии массовое отношение, часто называемое «процентным составом по массе», представляет собой долю конкретной молекулы, которая состоит из составляющих ее элементов. Например, вода состоит из 11,1 процента водорода (Н) и 88,9 процента кислорода (О), что означает, что 1000-граммовый образец воды (равный 1 литру по объему) состоит из 111 г Н (0,111 × 1000 = 111) и 889 г О (0,889 × 1000).

Этот принцип порождает закон постоянного состава, выдвинутый Джозефом Прустом в 1800 году: данное соединение всегда имеет одинаковую пропорцию по массе составляющих его элементов. Например, вода всегда имеет ровно 8 грамм кислорода на каждый грамм водорода. Углекислый газ всегда содержит 2,67 г кислорода на каждый грамм углерода.

Рассчитать массовые отношения достаточно просто, если у вас есть доступ к периодической таблице (см. Ресурсы) и средства для выполнения базовой алгебры.

Допустим, вы хотите рассчитать массовое соотношение серной кислоты H2SO4.
Определить молярную массу каждого присутствующего элемента

H2SO4 содержит водород (H), серу (S) и кислород (S). Из таблицы Менделеева вы можете видеть, что молярные массы этих элементов:

O = 16,00
Шаг 2: Определите массу каждого отдельного присутствующего элемента

На этом шаге вы умножаете количество атомов в одной молекуле соединения на молярную массу, собранную на шаге 1. Количество атомов — это просто нижний индекс после сокращения элемента в молекулярной формуле с пропуском нижнего индекса, означающего «1.»

Есть два атома Н, один атом S и четыре атома О, поэтому у вас есть:

S = (1) (32,06 г) = 32,06 г

O = (4) (16,00 г) = 64 г
Шаг 3: Определить молярную массу соединения.

Сложите цифры, которые вы рассчитали на шаге 2:

2 + 32,06 + 64 = 98,06 г
Шаг 4: разделить массу каждого присутствующего элемента на молярную массу

Это означает разделение отдельных масс из шага 2 по результату шага 3.

Для Н, у вас есть 2 ÷ 98,06 = 0,0204 = 2,04 процента водорода

Для S у вас есть 32,06 ÷ 98,06 = 0,3269 = 32,69% серы

Для O, у вас есть 64 ÷ 98,06 = 0,6527 = 65,27 процента кислорода
Совет

Чтобы проверить свою работу, убедитесь, что ваши проценты в сумме равны 100, учитывая незначительные различия в результате округления:

Источник

массовое соотношение

Универсальный русско-английский словарь . Академик.ру . 2011 .

Смотреть что такое «массовое соотношение» в других словарях:

массовое соотношение компонентов топлива в ЖРД (камере ЖРД, газогенераторе ЖРД) — соотношение компонентов в двигателе (камере, газогенераторе) Отношение массового расхода окислителя при работе ЖРД (камеры ЖРД, газогенератора ЖРД) к массовому расходу горючего. Обозначение: Km [ГОСТ 17655 89] Тематики двигатели ракетные… … Справочник технического переводчика

Массовое убийство в Адреатинских пещерах — Вход в Ардеатинские пещеры. Массовое убийство в Ардеатинских пещерах (итал. Eccidio delle Fosse Ardeatine) … Википедия

МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ — соотношение количеств молекул разл. длины (массы) в данном образце полимера. Одна из важнейших характеристик синтетич. полимеров, определяющая многие их свойства, в частности механич. прочность … Естествознание. Энциклопедический словарь

молекулярно-массовое распределение — соотношение количеств молекул различной длины (массы) в данном образце полимера. Одна из важнейших характеристик синтетических полимеров, определяющая многие их свойства, в частности механическую прочность. * * * МОЛЕКУЛЯРНО МАССОВОЕ… … Энциклопедический словарь

МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ — соотношение количеств молекул различной длины (массы) в данном образце полимера. Одна из важнейших характеристик синтетических полимеров, определяющая многие их свойства, в частности механическую прочность … Большой Энциклопедический словарь

МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ — (полидисперсность полимеров), соотношение кол в макромолекул различной мол. массы в данном образце полимера. Существование ММР характерно гл. обр. для синтетич. полимеров и обусловлено статистич. характером р ций их образования, деструкции и… … Химическая энциклопедия

ХИМИЯ. ЭЛЕМЕНТЫ И СОЕДИНЕНИЯ — Элементы. Исследование сложного вещества начинается с попыток разложить его на более простые. Простейшая форма материи, в которой сохраняется определенная совокупность физических и химических свойств, называется химическим элементом. Химические… … Энциклопедия Кольера

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ — термокаталитич. переработка нефтяного сырья с целью получения продуктов меньшей мол. массы компонентов высокооктановых бензинов, легкого газойля, углеводородных газов С 3 С 4 и др. К. к. один из важнейших процессов, обеспечивающих глубокую… … Химическая энциклопедия

RS-68 — (РС 68) Двигатель RS 68 в ходе испытаний на стенде НАСА в период его разработки. Тип: ЖРД … Википедия

RS-68 (ракетный двигатель) — RS 68 (РС 68) Двигатель RS 68 в ходе испытаний на стенде НАСА в период его разработки. Тип: ЖРД Топливо: водород … Википедия

ЖВ — Бак для жидкого водорода в автомобильном музее (Альтлусхайм, Германия) немецкой химической компании «Linde AG» «Жидкий водород» («ЖВ») жидкое агрегатное состояние водорода, с низкой удельной плотностью 0.07 г/см³ и криогенными свойствами с… … Википедия

Источник

Массовая доля

О чем эта статья:

Что такое массовая доля

Начнем с примера: допустим, мы приготовили два раствора соли. Первый имеет массу 400 г и для него использовано 100 г соли. Масса второго 900 г и для него использовали 90 г соли. Какой раствор будет более концентрированным? Чтобы это понять, нужно выяснить процент соли в каждом растворе. Можно сказать иначе — нужно определить, какую долю в растворе занимает соль.

Массовая доля — это отношение растворенного вещества к массе раствора. Она может измеряться в процентах (от 0 до 100%) или в долях от единицы (от 0 до 1).

Как найти массовую долю растворенного вещества, расскажет формула:

где — обозначение массовой доли;

В нашем примере и без формул понятно, что в первом растворе соль занимает 25%, а в то втором — только 10%. А что будет, если в первый раствор добавить еще столько же соли и воды? Очевидно, что на концентрацию это не повлияет. Доля соли останется прежней, пусть даже масса раствора увеличилась.

Массовая доля химического элемента — это отношение между относительной массой его атомов и относительной молекулярной массой соединения, частью которого является данный элемент.

Как видите, фактическая масса сложного вещества или его отдельного компонента не имеет значения. Если мы не знаем этих показателей, для расчетов берутся относительные величины.

Такое определение массовой доли элемента выражается формулой:

В данном случае:

— количество атомов искомого элемента;

— относительная атомная масса элемента;

— относительная молекулярная масса сложного вещества.

Если нужен показатель в процентах, результат надо умножить на 100%.

Относительная атомная и молекулярная масса

В формуле нахождения массовой доли мы видим две важные составляющие: относительную массу атома элемента (A_r) и относительную массу молекулы вещества (M_r). Разберемся, что это такое. И та, и другая величина — это отношение реальной массы к эталонной единице, за которую взята 1/12 массы атома углерода.

Относительная атомная масса элемента (A_r) говорит о том, насколько масса его атома больше 1/12 массы атома углерода. Для каждого элемента эта величина является постоянной и ее можно увидеть в таблице Менделеева.

Относительная молекулярная масса соединения (M_r) складывается из относительных атомных масс всех элементов в составе его молекулы. Она показывает, насколько молекула вещества больше 1/12 массы атома углерода.

Это не измеряемые величины, то есть они не имеют единиц измерения. Буква r в обозначениях относительной атомной и молекулярной массы восходит к английскому слову relative — «относительный».

Как найти массовую долю элемента в веществе

Выше мы рассмотрели формулу для вычисления массовой доли химического элемента в веществе и узнали, откуда берутся ее составляющие. Применим эти знания на практике.

Пример 1

Оксид магния массой 8 г образовался при вступлении 4,8 г магния в реакцию с кислородом. Каковы массовые доли магния и кислорода в полученном оксиде?

Решение:

Для начала вычислим массу кислорода. Согласно закону сохранения массы веществ в соединении можно воспользоваться формулой m(O) = m(MgO) − m(Mg).

m(O) = 8 − 4,8 = 3,2 г

Вспоминаем, как найти массовую долю элемента в веществе: нужно понять, какую часть соединения оно составляет.

Зная массы каждого компонента оксида, сделать расчет несложно:

Ответ: массовые доли магния и кислорода в оксиде магния составляют 60% и 40% соответственно.

Пример 2

Потренируемся находить массовую долю элемента в сложном веществе. Определим, какую часть этилового спирта С₂H₆O составляет водород.

Решение:

В данном случае у нас нет конкретных указаний на массы элементов или всего вещества. Но мы можем воспользоваться другой формулой массовой доли в химии, которая позволяет работать с относительными величинами:

Согласно таблице Менделеева относительная атомная масса водорода равна единице.

Вычислим относительную молекулярную массу соединения С₂H₆O, которая складывается из соответствующих масс каждого элемента:

Mr(С₂H₆O) = 2M(C) + 6M(H) + M(O) = 212 + 6 1 + 16 = 46.

Полученные данные подставим в формулу и определим массовую долю элемента в соединении:

Ответ: в этиловом спирте массовая доля водорода составляет 13%.

Как вычислить массовую долю вещества в растворе

Вспомним, что такое концентрация раствора. Она говорит о том, в каком соотношении находятся растворенное вещество и растворитель, а другими словами — сколько растворенного вещества содержится в единице объема или массы. Концентрация может быть безразмерной величиной и выражаться в процентах, но также ее можно выразить в массовых или в молярных долях.

В случае с растворами применима та же формула:

Если нужно значение в процентах, результат надо умножить на 100%.

Пример

Требуется приготовить 0,5 л раствора карбоната натрия плотностью 1,13 г/мл. Определите массу карбоната натрия при условии, что концентрация раствора должна быть 13%.

Решение:

Вначале нам нужно узнать массу раствора, что легко сделать, когда известны его объем и плотность. Воспользуется формулой m(р–ра) = ρ × V

m(р–ра) = 500 × 1,13 = 565 г.

Дальше вспомним, как находить массовую долю растворенного вещества:

Поскольку концентрация раствора — это и есть массовая доля растворенного вещества, подставим ее в уравнение:

m(Э) = 0,13 × 565 = 73,45 г.

Ответ: для раствора понадобится 73,45 г карбоната натрия.

Вопросы для самопроверки:

Как обозначается массовая доля и в чем она выражается?

В чем разница между молекулярной массой вещества и его молярной массой?

Как найти массовую долю элемента в веществе, если мы знаем массу элемента и массу вещества?

Как рассчитать массовую долю вещества в растворе?

В каких безразмерных и размерных величинах можно выразить концентрацию раствора?

Источник

Как найти соотношение масс

Меню сайта

Категории каталога

9 класс [16]

11 класс [5]

Лаборатория [7]

Переменка [6]

Решение задач [9]

Учебные пособия [5]

Форма входа

Приветствую Вас Гость!

Поиск

Друзья сайта

Наш опрос

Статистика

Как вам известно, чтобы написать формулу вещества используют знаки химических элементов и цифры – индексы, которые показывают количество каждого из элементов в 1 моле вещества. Значит, чтобы вывести формулу вещества, необходимо установить, какие элементы входят в его состав и в каком количестве. Поэтому, при установлении формулы находят количество каждого из элементов с помощью данных задачи и определяют их соотношение.

Решим задачу: 10 г кальция сожгли в кислороде. После реакции получился оксид кальция массой 14 г. Рассчитайте формулу оксида.

Исходя из условия, определяем массу кислорода в оксиде:

m (О) = m ( CaO ) — m ( Ca ) = 14г — 10г = 4г

Определяем количества кальция и кислорода, используя формулу для нахождения количества вещества через массу.

n ( Ca ) = 10г/ 40 г/моль = 0,25моль

n ( O ) = 4г / 16 г/моль = 0,25 моль

Следовательно, отношение количества кальция и кислорода в оксиде кальция составляет n ( Ca ): n ( O ) = 0,25 : 0,25, или, в целых числах, 1:1. Значит, химическая формула оксида кальция — СаО.

Ответ: формула оксида кальция СаО.

1. Определите химическую формулу оксида серы, если известно, что в этом оксиде на 8г серы приходится 8г кислорода.

2. Известно, что азот образует несколько оксидов. В лаборатории было получено два оксида азота. Опытным путем установили, что в первом оксиде на 7г азота приходится 4г кислорода, во втором – на ту же массу азота – 16 г. Установите формулы оксидов.

3. Химик провел анализ некоего вещества и установил, что в исследуемом образце содержится 5,4 г алюминия и 21,3 г хлора. Какова химическая формула этого вещества? Дайте ему название.

4. В быту часто употребляют растворитель ацетон, жидкость с характерным запахом. В ацетоне на 9 г углерода приходится 1,5 г водорода и 4 г кислорода. Какова химическая формула ацетона?

Нахождение формулы вещества, если известны массовые доли элементов.

Для расчета количества вещества необходимо знать массу. Чтобы перейти от массовых долей к граммам, примем массу образца за 100 г, тогда числовые значения доли в % совпадут с числовым значением массы элемента в образце. Затем решаем задачу по массовому соотношению элементов.

Решим задачу: Карбонат натрия (сода) содержит 11,3% углерода, 43,4 % натрия и 45,3% кислорода. Определите формулу карбоната натрия.

Wm (С)=11,3% Wm ( Na )=43 ,4%

Примем массу образца карбоната натрия за 100г. Исходя из условия, определяем массы элементов в образце:

Определяем количества вещества каждого химического элемента по формуле n = m / M

n ( Na ) = 43,4 г / 23 г/моль = 1,89 моль

n ( C ) = 11,3 г / 12 г/моль = 0,94 моль

n (О) = 45,3 г/ 16 г/моль = 2,83 моль

Следовательно, отношение количества натрия, углерода и кислорода в карбонате натрия составляет n ( Na ): n ( C ): n ( O ) = 1,89 : 0,94: 2,83, Чтобы выразить соотношение в целых числах, разделим каждое число на наименьшее ( на 0,94).

Значит, химическая формула карбоната натрия — Na ₂ CO ₃.

В состав перманганата калия (в быту называемого марганцовкой) входит 24,7% калия, 34,8% марганца, 40,5% кислорода. Определите формулу перманганата калия.

Главная > Решение

Информация о документе

Дата добавления:

Размер:

Доступные форматы для скачивания:

Типы расчетных задач

I. Вывод химических формул.

I. Нахождение химической формулы вещества по массовым долям элементов

Задача. Элементный состав вещества следующий: массовая доля эле­мента железа 0.7241 (или 72,41%), массовая доля кислорода 0,2759 (или 27,59%). Выведите химическую формулу.

Решение. 1) Находим отношение числа атомов:

Fe: О =72,41/56 ==27,59/16  1,29:1,72

2) Меньшее число принимаем за единицу и находим следующее отно­шение:

3) Так как должно быть целое число атомов, то это отношение приво­дим к целым числам:

Ответ. Химическая формула данного вещества Fе з О 4 .

2. Нахождение химической формулы по отношение масс элементов,

входящих в состав данного вещества.

Задача. Найдите химическую формулу вещества, в состав которого входит 9 мае. ч. алюминия и 8 мае. ч. кислорода.

Решение. Находим отношение числа атомов:

Аl: О = 9/27:8/16 = 0,33:0.5 = 0,99:1,5  2:3

Ответ. Химическая формула данного вещества Аl 2 Оз.

3. Нахождение химической формулы вещества по массовым долям элементов, если указана плотность или относительная плотность данного вещества в газообразном состоянии.

Задача 1. Экспериментально установлено, это элементный состав газо­образного вещества следующий: массовая доля углерода 0,8571 (или 85,71%), массовая доля водорода 0,1429 (или 14,29%). Масса 1 л этого га­за при нормальных условиях составляет 1,25 г. Найдите химическую фор­мулу данного вещества.

Решение. 1) Находим отношение числа атомов элементов:

С : Н = 85,71/12:14,29/1 = 7,14:14,29  1:2

Следовательно, простейшая формула этого газа СН 2 .

2) Находим молярную массу по простейшей формуле

М (СН 2 ) = 12 + 2 = 14 г/ моль.

Однако отношению чисел атомов 1:2 соответствуют мно­го формул, например С 2 Н 4 , Сз Н 6 и т. д.

3) Чтобы выяснить, какая из этих формул соответствует данному газу находим молярную массу по плотности:

M = V·р =22,4-1,25= 28;

Так как близкая по численному значению молярная масса, равная 28 г, соответствует лишь формуле С 2 Н 4 . то она является истинной форму­лой этого вещества.

Ответ. Химическая формула исследуемого вещества С 2 Н 4 ( этилен).

Задача 2. При сгорании 2,3 г вещества образуется 4,4 г оксида углеро­да (IV) и 2,7 г воды. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 1,59. Определите молекулярную формулу данного вещества.

Решение. Так как при сгорании данного вещества образуются ок­сид углерода (IV) и вода. то из этого следует, что в состав данного веще­ства входят углерод и водород.

1) Находим массу углерода:

: М (С0 2 )=44 г/моль; :

44 г СО 2 содержат 12 г С

44:4,4=12:х 1 ; х 1 = ; х 1 = 1,2 г С

2)Находим массу водорода:

М(Н 2 О)= 18 г/моль;

18 г Н 2 О содержат 2г H

2,7 г Н 2 О » х 2

18:2,7 ==2:Х 2 ; X 2 ==0,3; х 2 =0,3 г Н

3) Если в исследуемом веществе содержится кислород, то его находят по разности массы вещества и суммы масс углерода и водорода:

m (С) + m (Н) =1,2 г + 0,3 г = 1,5 г;

m(0)= 2,3 г — 1,5 г = 0,8 г

4) Находим отношение числа атомов элементов:

С:Н:0 = 1,2/12:0,3/1:0,8/16 = 0,1:0,3:0,05 = 2:6:1

Следовательно, простейшая формула этого вещества С 2 Н 6 О.

5) Находим молярную массу исследуемого вещества по простейшей формуле и по относительной плотности его паров по воздуху:

М(С 2 Н 6 О)=46 г/моль;

М=29·D возд. = 29-1,59= 46,11; М=46,11 г/моль

В данном случае простейшая формула С 2 Н 6 О является истинной.

Ответ. Химическая формула вещества С 2 Н 6 О.

II. Расчеты по химическим формулам.

1. Нахождение отношения масс элементов по химической формуле сложного вещества .

Задача. Найдите отношение масс элементов в гидроксиде кальция.

Решение. 1) Находим молярную массу гидроксида кальция:

М(Са(ОН) 2 )= 40+(16 +1)·2=74; М =74 г/моль

2) Находим отношение масс кальция, кислорода и водорода:

Ответ: отношение масс кальция, кислорода и водорода в гидрокси­де кальция равно 20:16:1.

2. Нахождение содержания массовых долей элементов в сложном ве­ществе.

Задача. Вычислите массовые доли элементов в гидроксиде натрия. Решение. 1) Находим молярную массу гидроксида натрия:

M(NaOH)=23+16+l=40; М(NaOH)=40 г/моль

2) Вычисляем массовую долю натрия:

w (Na) = 23/40 =0,575 маc. д., или 57.5%

3) Вычисляем массовую долю кислорода:

w (О) =16/40=0.4 маc. д., или 40%

4) Вычисляем массовую долю водорода:

w (Н)= 1/40=0,025 маc. д, или 2,5%

5) Проверяем правильность вычисления:

0,575+0,4+0,025=1,00 (в мас. д.);

Ответ. Элементный состав NaOH следующий: массовая доля на­трия 0,575 (или 57,5%), массовая доля кислорода 0,4 (или 40%) и массовая доля водорода 0,025 (или 2,5%).

Примечание. Содержание водорода можно также вычислить по разности:

w (Na) + w (О) = 0,575 + 0,4 = 0.975;

w (H) = 1,0 — 0,975 = 0,025;

w% (Na) + w% (О) = 57,5 + 40 = 97,5;

w% (H) = 100 — 97,5 = 2,5

3. Нахождение массы элемента по известной массе сложного вещества Задача. Вычислите, сколько алюминия содержат 408 т оксида алю­миния.

Решение. 1) Находим молярную массу оксида алюминия:

А1(А1 2 0з)=27,2+16-3=102; М (А1 2 0з)=102 г/моль;

2) вычисляем массу алюминия, содержащуюся и 408 т оксида алюминия:

102 т Аl 2 Оз содержат 54 т А1

408 т Аl 2 Oз >> x

102:408=54:x. x==216; х= 216 т Аl

(Здесь и далее вычисление ведется и тex единицах массы, которые указаны в условиях задач.)

Вычисление можно производить и так :

m(Al)=m(Al 2 O 3 )= 408;

Ответ: 408 т Al 2 O 3 содержат 216 т Al/

Примечание. Если в условии задачи дано вещество с примесью, тогда предварительно вычисляют массу чистого ветества, содержащуюся в смеси. Затем поступают, как указано выше.

4. Нахождение массы сложного вещества но заданной массе элемента.

Задача. В какой массе оксида меди (II) содержится 3,2 т меди?

Р е ш e н и е, I) Находим молярную массу оксида меди (II):

М (CиО)= 64+ 16 =8О, М(CиO)=80 гмоль

2) Вычисляем массу оксида меди (II):

64 т Си содержится в 8О т СиO

64:3,2 =80: х; х==4; х=4 т СиО

Ответ. 3,2 т Си содержится в 4 т CuO.

III. Расчеты с использованием понятия «моль».

I. Вычисление количества вещества, соответствующего определенной массе вещества.

Задача I. Дано 32 г меди. Bычислитe количество меди.

Р е ш е н и е. Пользуясь формулой v= , где v — количество вещества,

m — масса вещества, М — молярная масса данного вещества, находим кoличество вещества меди:

v =m/M=3264=0,5 v (Cи) = 0,5 моль

Можно рассуждать и так:

64 г меди составляют 1 моль

64:32=1 : х ==0,5; х= 0,5 моль Си

0твет: 32г меди составляют 0,5 моль.

Задача 2. Какое количество вещества cocтавляют 66 г оксида углерода (IV)?

Р е ш е н и е. I) Находим молярную массу оксида углерода (IV)

М (С0 2 ) = 44 г/моль

2) Вычисляем количество вещества оксида углерода (IV);

v = m/М = 64/44 = 1,5; v (CO 2 ) = l,5 моль

О т в ет : 66 г оксида углерода (IV) составляют 1.5 моль.

2. Вычисление массы вещества но известному числу молей веще­ства .

Задача 1. Дано 0,25 моль серы. Вычислите массу серы.

v= mM; m= v ·М =0,25· 32=8 ; m(S)= 8 г

0 т ве т. 0,25 моль серы соответствуют 8 г серы.

Задача 2. Дано 2 моль серной кислоты. Вычислите массу серной кислоты

Р е ш е н и е I) Вычисляем молярную массу серной кислоты:

М(Н 2 SO 4 ) = 98 г/моль

2) Определяем массу серной кислоты:

v = mM; m = v·M=2·98=196; m(H 2 SO 4 )=196 г

О т в е т. 2 моль серной кислоты соответствуют 196 г серной кислоты.

3. Вычисление числа атомов и молекул, содержащихся в определенной

Задача I. Сколько атомов содержится в 20 г кальция?

Р е ш е н и е. 1 ) Вычисляем количество вещества, cоответствующее 20 г кальция:

v = m/M= 20/40=0,5. v(Ca)=0.5 моль

2) Вычисляем число атомов кальция:

1 моль содержит 6,02·10 23 атомов

0,5 моль » х атомов

1 :0,5=6,02· 10 23 : х ; х = 0,5· 6,02 • 10 23 =3,01 • 10 23 : х= 3,01· 10 23 атомов

Ответ. В 20 г кальция содержится 3,01-10 23 атомов.

Задача 2. Сколько молекул содержится в 36 г boды ?

Р е ш е н и е. Определяем молярную массу воды

M(H 2 O)= 18 г моль

2) Находим количество вещества воды:

v=m/M =36/18=2; v(Н 2 О)=2 моль

3) Определяем число молекул воды:

1 моль Н 2 О содержит 6,02 ∙ 10 23 молекул

2 моль Н 2 О » x

1:2=6,02 ·10 23 : х ; х=2 · 6,02 ·10 23 = 1,204·10 24 ;

х= 1,204·10 24 молекул Н 2 O.

Ответ. В воде массой 36 г содержится 1,204 ·10 24 молекул.

IV. Расчеты, связанные с использованием плотностей, относительных плотностей и молярного объема газов.

1. Нахождение плотности и относительной плотности газа по химиче­ской формуле данного газа.

Задача. Вычислите плотность и относительные плотности оксида угле­рода (IV) по водороду, метану и воздуху (плотность обозначается буквой р, а относительная плотность—буквой D) (I, с. 139).

Решение. 1) Вычисляем молярные массы газов:

M(C0 2 )= 44 г/моль; M(H 2 ) =2 г/моль;

М(СН 4 )= 16 г/моль; M возд =29 г/моль

2) Вычисляем плотности оксида углерода (IV):

р = 44/22,4 =1,96; р(С0 2 )=1,96 г/л;

D(CH 4 ) =44/16=2,75; D ( Н 2 ) = 44/2 =22;

D возд = 44/29=1,52

Ответ. р(С0 2 )=1,96 г/л (масса 1 л при н. у.); D (Н 2 ) = 22;

D(CH 4 )=2,75; D возд = 1,5.

Такого вида расчеты широко применяются на практике, так как часто требуется определить, тяжелее или легче данный газ по отношению к воз­духу.

2. Вычисление объема определенной массы газообразного вещества

Задача. Какой объем занимают 48 г кислорода?

Решение. 1) Вычисляем молярную массу кислорода:

2) Находим, какой объем занимают 48 г кислорода:

32 г О 2 занимают объем 22,4 л

32:48=22,4:х; х == 33,6; х=33,6 л О 2

Ответ. Кислород массой 48 г занимает объем 33,6 л.

1) Вычисляем молярную массу кислорода:

2) Находим количество вещества, которому соответствует 48 г кисло­рода:

v=; v(O 2 ) ==1,5

3) Рассчитываем объем, который занимают 1,5 моль кислорода (н. у.):

v (0 2 )= 1,5 ·22,4 =33,6 л

Ответ. Кислород массой 48 г занимает объем 33,6 л.

3. Вычисление массы газообразного вещества, занимающего опреде­ленный объем

(При расчетах необходимо следить за тем, чтобы единицы измерения раз­ных величин были пропорциональными. Так, если масса газообразного ве­щества выражена в килограммах, то объем следует выражать в кубиче­ских метрах.)

Задача . Вычислите массу газовой смеси, состоящей из 5,6 м 3 метана и 2,24 м 3 оксида углерода (II)

Решение. 1) Вычисляем молярные массы метана и оксида углеро­да (II):

M(CH 4 )=16 г/моль; M(СО)=28 г/моль

2) Определяем массу 5,6 м 3 метана:

масса 22,4 м 3 СН 4 составляет 16 кг

» 5,6 м 3 СН 4 » х 1

22,4 :5,6= 16 :х 1 ; х 1 = = 4; х 1 = 4 кг СН 4

3) Определяем массу 2,24 м оксида углерода (II):

масса 22,4 м 3 СО составляет 28 кг

» 2.24 м 3 СО » Х 2

22,4: 22,4=28 :х 2 ; х 2 = =2,8; х 2 =2,8 кг СО

4) Находим общую массу газовой смеси:

4 кг + 2,8 кг =6.8 кг

Отпет. Общая масса газовой смеси 6,8 кг.

4. Вычисление массы вещества по уравнениям химических реакций, в которых участвуют или образуются газы.

Задача. Какой объем кислорода и воздуха потребуется, чтобы сжечь 224 м 3 оксида углерода (II), если содержание в нем негорючих примесей в объемных долях равно 0,25 (или 25%)?

Решение. 1) Вычисляем, сколько чистого оксида углерода (II) со­держится в смеси:

100 м 3 смеси содержат 75 м 3 СО

224 м 3 смеси » х 1

100:224=75:х 1 ; х 1 = =168; х,=168 м 3 СО

Вычисление можно провести и так: v (СО)=224м 3 ·0,75=168 м 3 СО.

2) Определяем, какой объем кислорода потребуется, чтобы сжечь 168 м 3 оксида углерода (II):

2СО + О 2 ——— > 2СО 2

2·22,4 м 3 22,4 м 3

44,8:168 = 22,4 😡 2 ; x 2 = =84; х 2 =84 м 3 O 2

Если молярные объемы обозначить буквой V, а данные и вычисляемые объемы газов обозначить V 0 , то вычисление можно производить и так:

;

V 0 (O 2 )=V(O 2 ) =84; V 0 (O 2 )=84м 3 O 2

3) Находим объем воздуха, необходимый для реакции:

100 м 3 воздуха содержат 21 м 3 кислорода

100:х 3 =21:84; х 3 ==400; х 3 =400 м 3 воздуха

Ответ. Потребуется 84 м 3 О 2 или 400 м 3 воздуха.

V . Расчеты, связанные с определением массовой доли растворенного вещества в растворе.

1. Вычисление массы растворенного вещества и растворителя, если из­вестны массовая доля растворенного вещества и масса раствора.

Задача 1. Вычислите массу хлорида натрия и воды, необходимых для при­готовления 500 г раствора, в котором массовая доля хлорида натрия равна 0,05 (или 5%).

Решение. 1) Находим, какая масса хлорида натрия необходима для приготовления указанного раствора. При решении можно использовать два подхода.

1 массовая доля соответствует 500 г

1 : 0,05 =500 : х; х==25; х= 25 г NaCI

Рассуждать можно и так:

а) 100 г раствора содержат 5 г NaCI 500 г

100:500=5:х; х==25; х=25 г NaCI

б) m (NaCI) = 500 г · 0,05 = 25 г

2) Вычисляем, какая масса воды потребуется:

m (Н 2 О) = 500 г — 25 г = 475 г

Ответ. Потребуется 25 г NaCI и 475 г воды.

Задача 2. Какой объем хлороводорода (н. у.) и воды потребуется, чтобы приготовить 1 л раствора (р =1,05 г/см 3 ), в котором массовая доля хлороводорода равна 0,1 (или 10%)?

Решение. 1) Вычисляем массу 1 л раствора, в котором массовая доля хлороводорода равна 0,1 (или 10%).

Вычисление можно провести по известной вам формуле из курса фи­зики:

р = m / V ; m = р · V ,

m раствора = 1000 ·1,05=1050; m раствора = 1050 г

2) Находим массу хлороводорода, содержащегося в 1050 г раствора соля­ной кислоты указанной концентрации:

1 мае. д. соответствует 1050 г

1:0,1=1050:х 1 ; х 1 ==105;

или m (НС1) = 1050 · 0,1 = 105 г; m = 105 г

3) Вычисляем, какой объем (н. у.) занимают 105 г хлороводорода:

М (НС1) = 36,5 г/моль

36,5 г НC1 занимают объем 22,4 л

105 г НСl » » x 2

36,5 : 105 = 22,4 : x 2 ; x 2 == 64,44; x 2 =64,44л HCl

4) Находим, сколько потребуется воды для приготовления раствора:

m (Н 2 0)=1050 г — 105 г = 945 г

Ответ. Потребуется 64,44 л НС1 и 945 мл воды.

2. Вычисления, связанные с разбавлением растворов

Задача 1. Какой объем раствора (р =1,80 г/см 3 ), в котором массовая до­ля H 2 S0 4 равна 0,88, потребуется, чтобы приготовить 1 л раствора, в котором массовая доля H 2 S0 4 будет равна 0,1 (р =1,069 г/см 3 )?

Решение. 1) Вычисляем массу 1 л раствора, в котором массовая доля H 2 S0 4 равна 0,1 (или 10%):

m раствора = 1000 · 1,069 = 1069; m раствора = 1069 г

2) Определяем массу чистой серной кислоты, которая потребуется:

100 г приготовляемого раствора содержат 10 г H 2 S0 4

100 : 1069 = 10 : х 1 ; х 1 = = 106,9; х 1 = 106,9 г

или m (H 2 S0 4 ) = 1069 · 0,1 = 106,9, m (H 2 S0 4 ) = 106,9 г

3) Находим, сколько потребуется раствора, д котором массовая доля сер­ной кислоты равна 0,88 (или 88%):

100 г раствора содержат 88 г H 2 S0 4

х 2 » » 106,9 г H 2 S0 4

100 : х 2 = 88 : 106,9; х 2 == 121,5; х 2 = 121,5 г раствора.

4) Вычисляем, какой объем занимают 121,5 г раствора, в котором массовая доля H 2 S0 4 равна 0,88 (или 88%):

V раствора =121,5/1,80 = 67,5; V раствора =67,5 мл

Ответ. Потребуется 67,5 мл раствора, в котором массовая доля серной кислоты составляет 0,88.

Задача 2. Какой объем воды потребуется для разбавления 200 мл раство­ра (р =1,4 г/см 3 ), в котором массовая доля НNОз составляет 0,68 (или 68%), чтобы получить раствор, в котором массовая доля НNОз равна 0,1 (или 10%)?

Решение. 1) Находим массу 200 мл разбавляемого раствора азотной кислоты:

m раствора 200 · 1,4 = 280; m раствора =280 г

2) Вычисляем массу чистой азотной кислоты, содержащейся в 280 г раз­бавляемого раствора:

100 г раствора содержат 68 г НNОз

100 : 280 = 68 : x 1 ,; x 1 = = 190,4 г НМОз

или m (НМОз) =280 · 0,68 = 190,4 г

3) Вычисляем, какую массу 10%-ного раствора можно приготовить из 190,4 г чистой азотной кислоты:

100 г раствора содержат 10 г НМОз

x 2 » » 190,4 г НМОз

100:x 2 =10:190,4; x 2 ==1904; x 2 =1904 г НМОз

или m(НМОз)= 190,4:0,1 =1904 г

4) Находим объем воды, который необходимо прилить для приготовления раствора заданной концентрации:

Патриархом в период правления Василия Шуйского был избран а)митрополит Филаретб)митрополит Макарийв)митрополит Филиппг)митрополит Гермоген

Назовите причины возникновения мегаполисов в США.

Некоторое число разделили в отношении 8:9, при этом разность большей и меньшей частей получилась равной 6. какое число разделили?А)72 Б)54 В)102 Г)98

Источник

Тема:
Определение молекулярной формулы веществ по массовым долям элементов

Цели:
Знать понятие массовая доля, относительная плотность газов.

Уметь
находить массовые доли, определять формулы веществ по массовым долям.

План

1.     Массовые
доли элементов в веществе

2.     Относительная
плотность газов

3.     Решение
задач

4.     Домашнее
задание

5.     Массовые
доли элементов в веществе

Массовая доля элемента
определяется отношением массы элемента к

Относительной 
молекулярной   массе вещества w = А_r Э*_i/М _в-ва

Массовая доля элемента
часто выражается в процентах, тогда формула для массовой доли элемента будет
выглядеть  следующим образом:

w
% = А_r Э*_i/М _в-ва * 100%

Сумма всех массовых долей
элементов образующих данное вещество равна единице или 100%.

W₁+W₂+W₃+W₄=1
или  W₁%+W₂%+W₃%+W₄%=100%

Если массовая доля одного
из элементов не известна её можно определить как разницу между единицей ( 100%)
и суммой известных массовых долей.

W₃
= 1- (W₁+W₂+W₄)      
W₃%=
100% – (W₁%+W₂%+
W₄%)

Алгоритм
решения задач.

1.      Обозначим
в формуле вещества количество атомов при помощи индексов x,y,z, и т.д. по числу
элементов в молекуле.

2.    Если
в условии не дана массовая доля одного из элементов, определяем её по разности
100% минус массовые доли всех остальных элементов.

3.  
Находим       отношения индексов x:y:z, которое является отношением частных от
деления массовой доли элемента на его относительную атомную массу. Привести
частные от деления к отношению целых чисел. Определить простейшую формулу
вещества.

x:y:z=w₁%
/Аr₁: w₂%
/Аr₂ : w₃%
/Аr₃

4.      Если
относительная молекулярная масса не дана, находим её по условию задачи. Д(Н₂)=
Мг(в-ва)/ Д(Н₂);  Мг(в-ва)= Д(О₂)* Мг(О₂);

Мг(в-ва)=
Д(возд.)* Мг(возд.); М= ρ г/л*22,4л  …

5.  Сравни  относительную
молярную массу простейшей формулы вещества с истиной, найденной по условию
задачи. Отношение этих масс даёт число, на которое надо умножить индексы в
простейшей формуле.

Для определения формулы веществ нужно знать:
Молярную массу вещества. Она задается в задачах:__	Соотношение числа атомов элементов в молекуле. Оно задается: ___
1)в готовом виде	1) указанием класса вещества;
2)через плотность (М = ρ *Vm)	2)через массовые доли элементов в веществе;   ______
3)через Dr2 (Г1) (М (Г1 )= Dr* М(Г2))	3) через мольные доли элементов в веществе;
4)      через соотношение m и V mM=VVm	4) через количество продуктов реакции, в которой участвует искомое вещество, например продукты сгорания.

Задача: Плотность углеводорода по кислороду
1,75 массовая доля водорода в нём 14,3% . Определите молекулярную формулу
углеводорода.

Дано:	Решение:
СxHy	2) w(С) = 100% – 14,3% = 85,7%        х : у = w(С)/ Аr (C) : w(Н)/ Аr (Н)
D(О2) =1,75	х : у = 85,7/12 : 14,3/1    х : у = 7,14 : 14,3   х : у = 1: 2
w(Н) = 14,3%	3) Простейшая формула – СН2  Мr (СН2) =12 +1*2 =14
Найти: СxHy – ?	4) Мr (СхНу =D(О2) *Мr(О2) =1,75 * 32 = 56
	5) 56 : 14 = 4  =>  формула вещества С4Н8  – это бутен
	6) Мr (С4Н8) = 12* 4 + 1 * 8 = 56  Задача решена верно.
	Ответ: С4Н8  – бутен

Пример
2: Элементный состав вещества следующий: массовая доля элемента железа 0,7241
(или 72,41 %), массовая доля кислорода 0,2759 (или 27,59 %). Выведите
химическую формулу.

Решение:

Находим
отношение числа атомов:

Fe
: O → 72,41/56 : 27,59/16 ≈ 1,29 : 1,72.

Меньшее
число принимаем за единицу (делим на наименьшее число в данном случае оно 1,29
) и находим следующее отношение:

Fe:O
≈ 1:1,33.

Так
как должно быть целое число атомов, то это отношение приводим к целым числам:

Fe:O
= 3:3,99 ≈ 3:4.

Ответ:
химическая формула данного вещества Fe₃O₄.

Алгоритм
решения задач.

1.      Обозначим
число атомов элементов искомого типа (устно): через х,y,z   

2.      Приравняем
отношение чисел атомов элементов отношению атомных факторов:   х : у : z… =
a%/A₁: b% / А₂ : с% /А₃…,  Где A₁,
А₂, А₃ – атомные массы элементов.

3.      Находим
простейшую формулу и значение относительной молекулярной массы.

4.      Определяем
относительную молекулярную массу искомого вещества по плотности (М = 2DН₂;
М = 29Dвоздуха или М= ρ г/л*22,4л).

5.      Узнаем,
во сколько раз для получения истиной формулы надо увеличить число атомов
простейшей формулы.

6.      Находим
молекулярную формулу вещества.

Пример 3:

1.    
Найдите формулу алкена если его плотность
по водороду равна 21. Постройте его структурную формулу, назовите.

Решение:	1.     Молярная масса задаётся через относительную плотность по водороду
Дано:	М(СnH2n) = DН2 * М(Н2)   М(СnH2n) =21*2 = 42
DН2 (СnH2n) = 21	2.     Соотношение числа атомов элементов через указание  класса вещества. Алкены имеют формулу СnH2n
	3.     Выразим М алкена в общем виде: М (СnH2n) =12n + 2n
Найти n – ?	4.     Составим уравнение         14 n = 42  n = 3

Ответ:  С₃Н₆
– пропен      структурная формула:     

Определение
брутто-формулы соединения

Для
определения брутто-формулы химического соединения используют данные его
качественного элементного анализа. Это осуществляется в следующей последовательности.

Последовательность действий
1.      Проводим качественней анализ	Обнаружены: углерод, водород, вещества
2.      Проводим количественный  элементный анализ вещества	Навеска вещества:0,047г. Найдено:0,132г. углекислого газа (гравиметрическим методом) 0,027г. воды
1.      Рассчитываем процентное         содержание в навеске всех составляющих элементов	76,6 мас. % С 6,4 мае. % Н 17,0 мае. % О
4.      Рассчитываем соотношение атомов в формуле	С: 76,6/12 Н: 6,4/1 О: 17/16 атомов в формуле  С: 6,38 Н: 6,40 О:1,06 С6n Н6n Оn или (С6 Н6 O)n
5.      Определяем относительную молекулярную массу (Например, по Майеру)	Навеска вещества :0,141г. Найденный объём при нормальных условиях: 35,4мл составляем порцию            0,141г -0,035,4 л               Мг – 22,4 л Молекулярная масса: 89
6.    Составляем формулу соединения Исходя из найденных   молекулярной массы и соотношения атомов	(С6 Н6 O)n При n = 1 молекулярная масса 94 При n= 2 молекулярная масса 188 При = 3 молекулярная масса 282 Экспериментально найденная величина 89 позволяет считать что n= 1.
1.      Формулируем результат	Исследуемое вещество имеет формулу С6 Н6 О

Задачи для самостоятельного решения:

1.     Определите
простейшую формулу углеводорода  массовая доля углерода в котором 80%

2.     Определите
простейшую формулу соединения, массовые доли натрия, серы и кислорода, в
которой соответственно равны: 29,11; 40,51;  30,38%

3.     Массовая
доля фосфора в одном из его оксидов равна 56,4% . Плотность паров этого
вещества по кислороду равна 6,875. Установите молекулярную формулу вещества.

4.     Найдите
молекулярную формулу вещества , содержащего по массе 5,88% водорода и 94,12%
серы.  Плотность вещества при (н.у.)  равна
1,518г/л    

5.     Найдите
молекулярную формулу вещества , содержащего по массе 30,43% азота и 69,57%
кислорода. Плотность вещества при (н.у.) равна 2,054 г/л.г/л

6.     Углеводород
содержит 82,76% углерода. Определите его молекулярную формулу, учитывая, что
плотность по воздуху равна 2.

7.     Углеводород,
плотность которого по водороду равна 39, содержит 92,31 % углерода. Найдите его
молекулярную формулу.

8.     Массовые
доли углерода, водорода, кислорода соответственно равны 64,9%, 21,6% , 13, 5 %.
Выведите формулу вещества. Постройте и назовите его изомеры.

9.    Выведите
формулы оксидов, если даны массовые доли элементов в них: а) С – 42,8%; б) Мn–
49,6%.

Отсканируйте
решение и отправьте на электронный адрес: bogdanowskaj@mail.ru

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 содержится атома углерода и атома водорода. Если взять молекулу такого вещества, то его молекулярная масса будет равна: а.е.м. и там содержится а.е.м. углерода.

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

   или

   Если вещество имеет общую формулу , то массовые доли каждого их атомов так же равны отношению их массы к массе всего вещества. Масса атомов равна , масса атомов , масса атомов кислорода

   Тогда

   

   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, — истинная формула бензола.

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

   Примеры.

   Вещество	Молекулярная формула	Соотношение атомов	Простейшая формула
   Этанол
   Бутен
   Уксусная кислота

   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 по газу

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

   

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

   Относительная плотность газа по водороду:

   

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

   

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

   

   Если взять моль газа, то тогда:

   ,

   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		—
   Алкены
   Алкины
   Диены		—
   Гомологи бензола
   Предельные одноатомные спирты
   Многоатомные спирты
   Предельные альдегиды
   Кетоны
   Фенолы
   Предельные карбоновые кислоты
   Сложные эфиры
   Амины
   Аминокислоты (предельные одноосновные)

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 и и имеет относительную плотность по воздуху, равную .

Решение примера 1.

1. Пусть масса вещества равна г. Тогда масса будет равна г, а масса г.
2. Найдём количество вещества каждого атома:

   моль,

   моль.

3. Определяем мольное соотношение атомов и :

   (сократим оба числа на меньшее) (домножим на )

   Таким образом, простейшая формула . 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: .
   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:

   г/моль.

   Молярная масса, соответствующая простейшей формуле г/моль, это в раза меньше истинно молярной массы.

   Значит, истинная формула .

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 ( г/моль), а затем находим массы атомов углерода и водорода в этом веществе по их массовым долям.

т.е. число атомов

т.е число атомов

Формула вещества .

1. Пример 2.
   Определить формулу алкина с плотностью г/л при нормальных условиях.

Решение примера 2.

Общая формула алкина

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

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

плотность молярный объём г/л л/моль = г/моль.

Далее, составим уравнение, связывающее молярную массу и :

Значит, алкин имеет формулу

1. Пример 3.
   Определить формулу предельного альдегида, если известно, что молекул этого альдегида весят 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 моль вещества.

Это число Авогадро: (молекул).

Значит, можно найти количество вещества альдегида:

моль,

и молярную массу:

г/моль.

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

Общая формула предельного альдегида , то есть .

1. Пример 4.
   Определить формулу дихлоралкана, содержащего углерода.

Решение примера 4.

Общая формула дихлоралкана: , там атома хлора и атомов углерода.

Тогда массовая доля углерода равна:

число атомов в молекулеатомная масса молекулярная масса дихлоралкана

вещество — 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.
   мл (н. у.) газообразного предельного нециклического углеводорода сожгли, и продукты реакции пропустили через избыток известковой воды, при этом образовалось г осадка. Какой углеводород был взят?

Решение примера 5.

1. Общая формула газообразного предельного нециклического углеводорода (алкана) —

   Тогда схема реакции сгорания выглядит так:

   

   Нетрудно заметить, что при сгорании моль алкана выделится моль углекислого газа.

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

   моль.

2. При пропускании углекислого газа через известковую воду выпадает осадок карбоната кальция:

   

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

   Значит, его количество вещества

   моль.

   Количество вещества углекислого газа тоже моль.

3. Количество углекислого газа в раза больше чем алкана, значит формула алкана .

1. Пример 6.
   Относительная плотность паров органического соединения по азоту равна . При сжигании г этого соединения образуется л углекислого газа (н. у) и 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 и, возможно, . Поэтому его общую формулу можно записать как .

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

   

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

2. Находим количества веществ и , и определяем, сколько моль атомов и в них содержится:

   моль.

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

   моль

   моль.

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

   моль.

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

   г, г

   Масса всего вещества г.

   , 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.

   

   Простейшая формула .

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

   г/моль.

   Истиная формула , её молярная масса .

   

   Истинная формула .

1. Пример 7.
   Определите молекулярную формулу вещества, при сгорании г которого образовалось г г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по водороду — . Определить молекулярную формулу вещества.

Решение примера 7.

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

   

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

   Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы и .

   г,

   г

   Масса всего вещества г.

   г ,

   моль.

4. 

   Простейшая формула —

   Истинная молярная масса

   г/моль.

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

1. Пример 8.
   Вещества содержит и . При сгорании г его выделилось г г , а сера была полностью переведена в сульфат бария, масса которого оказалась равна г. Определить формулу вещества.

Решение примера 8.

Формулу заданного вещества можно представить как 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:

   моль.

   моль.

   моль.

   моль.

   моль.

   моль.

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

   

   Формула вещества

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

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

к оглавлению ▴

Определение формул веществ по химическим свойствам.

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

Решение примера 9.

1. Общая формула алкадиенов — .

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

   

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

   г

   моль.

3. Так как количество брома, вступившего в реакцию, в раза больше, чем алкадиена, можно найти количество диена и (так как известна его масса) его молярную массу:

   г/моль.

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

   

   

   Это пентадиен .

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

Решение примера 10.

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

   

   

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 :

   Спирт — бутанол .

1. Пример 11.
   Определить формулу сложного эфира, при гидролизе г которого выделяется г спирта и 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:

   

   Соответственно, спирт будет иметь формулу

   ,

   а кислота

   .

   Уравнение гидролиза сложного эфира:

   

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

   Поэтому из данных задачи можно найти массу воды:

   = (масса кислоты) + (масса спирта) − (масса эфира) = г

   моль

   Соответственно, количества веществ кислоты и спирта тоже равны моль.

   Можно найти их молярные массы:

   г/моль,

   г/моль.

   Получим два уравнения, из которых найдём и :

   — уксусная кислота

   — этанол.

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

1. Пример 12.
   Определить формулу аминокислоты, если при действии на г её избытком гидроксида натрия можно получить 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):

   .

   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:

   

   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 .

   Можно это сделать математически, если принять, что .

   .

   Это аланин — аминопропановая кислота.

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.