Розділ VI. Задачі на виведення формул
6.1. Виведення формул речовин за масовими частками елементів
Алгоритм 21
З використанням атомного фактору
Позначити число атомів з елементів через x, y, z.
Знайти співвідношення між числом атомів у молекулі, поділивши масові частки кожного елемента на їх відносні атомні маси.
Знайдене відношення перевести до цілочисельного значення, для чого всі члени другої половини рівності розділити на найменше число.
Написати найпростішу формулу речовини.
Алгоритм 22
Через кількість речовини
Прийняти масу речовини за 100 г.
Обчислити маси кожного з елементів в речовині.
Обчислити кількості речовини кожного з елементів.
Знайти співвідношення між кількостями елементів.
Записати найпростішу формулу.
Приклад 33
У складі сполуки масові частки елементів Калію, Хрому та Оксигену складають відповідно 26,53%; 35,37% та 38,09%. Визначити формулу речовини.
Дано:
|
Розв’язання:
|
ω%(К)=26,53% ω%(Сr)=35,37%
ω%(О)=38,09%
|
І спосіб КxCryOz
1. Які співвідношення між атомами в речовині?
х : у : z =  : : = :- :  =
= 0,68 : 0,68 : 2,38
2.Приводимо знайдене співвідношення до цілочисельного значення:
х : у : z = : : 
К2Cr2O7
ІІ спосіб Нехай маса КxCryOz = 100 г.
Яка маса кожного елемента в сполуці?
m (K) = 
m(Cr) =
m (О) = 
Яка кількість речовини кожного елемента?
ν (К) = 
ν (Сг) =
ν (О) =
Яке співвідношення кількостей речовини кожного з елементів?
ν (К) : ν (Сг) : ν (О)= 0,68 : 0,68 : 2,38 =1 :1 : 3,5 = 2 : 2 : 7
|
КxCryOz - ?
|
|
Відповідь: К2Cr2O7
|
6.2. Виведення формул речовин за масовими частками елементів та відносною густиною
Обчислення з використанням атомного фактора
Алгоритм 23
Позначити число атомів кожного з елементів через x,y,z.
Знайти співвідношення між числом атомів у молекулі, поділивши масові частки кожного елемента на їх відносні атомні маси.
Знайдене відношення перевести до цільночисельного значення, для чого всі члени другої половини рівності розділити на найменше число.
Написати найпростішу формулу і обчислити відносну молекулярну масу.
Визначити справжню відносну молекулярну масу речовини за відносною густиною.
Обчислити, у скільки разів справжня відносна молекулярна маса більша за відносну молекулярну масу формули найпростішої речовини.
Число атомів кожного з елементів збільшити у потрібне число разів.
Записати справжню формулу речовини.
Приклад 34
Масова частка Карбону в органічній речовині складає 82,76%, Гідрогену – 17,24%. Визначити формулу речовини, якщо відносна густина її за воднем становить 29.
Дано:
|
Розв’язання:
|
ω(C)=82,76%
ω(H)=17,24%
|
1. Яке співвідношення атомів у сполуці?
DH2 (CxHy)=29 х : у =  :  = 6,9 : 17,24 = 1 : 2,5 = 2 : 5
2. Найпростіша формула С2Н5; М(С2Н5) = 29 г/моль
3. Яка справжня молекулярна маса речовини? Мr(СхНу)=D·М(Н2)=58
4. У скільки разів справжня відносна молекулярна маса більша за найпростішу відносну молекулярну масу? 58 : 29 = 2
5. Яка справжня формула речовини? С4Н10; М(С4Н10)=58 г/моль
|
CxHy - ?
|
|
Відповідь: С4Н10
|
6.2.2. Обчислення через масову частку елемента
Алгоритм 24
Обчислити справжню молекулярну масу речовини за відносною густиною.
Обчислити число атомів кожного з елементів у речовині за формулою:
ω% (E) =  ; N(E) = 
Записати формулу речовини та обчислити її молярну масу.
Розв’язання:
Яка справжня молекулярна маса речовини? Мr (СхНу)=D·М(Н2)=58
Яке число атомів Карбону і Гідрогену у сполуці?
N(C) = = 4; N (H) =  =10
Яка справжня формула речовини?
М(С4Н10) = 58 г/моль; 58=58, отже справжня формула С4Н10.
Відповідь: С4Н10
6.3. Виведення формул речовин за продуктами згоряння
6.3.1. З використанням кількостей речовин
Алгоритм 25
Обчислити справжню відносну молекулярну масу речовини.
Обчислити кількості аналізованої речовини і продуктів згоряння.
Обчислити співвідношення кількостей.
Записати схему реакції окиснення речовини, прийнявши її за вуглеводень, проставивши в схемі одержані кількості речовин.
Записати формулу речовини та обчислити її відносну молекулярну масу.
6.3.2. З використанням методу пропорції на основі
схеми реакції окиснення
Алгоритм 26
Обчислити справжню відносну молекулярну масу речовини.
Записати схему реакції окиснення речовини, припустивши, що вона – вуглеводень. Урівняти рівняння реакції по числу атомів карбону і гідрогену.
Проставити в схему рівняння реакції числові позначення.
Обчислити число атомів Карбону і Гідрогену.
Обчислити число атомів третього елемента – Оксигену (якщо він є).
Записати формулу речовини та обчислити її відносну молекулярну масу.
6.3.3. З використанням мас елементів та співвідношенням їх атомів
Алгоритм 27
Обчислити справжню відносну молекулярну масу речовини.
Обчислити маси Карбону і Гідрогену в речовині через продукти згорання.
Обчислити масу Оксигену в речовині, для чого від загальної маси речовини відняти масу карбону і гідрогену.
Обчислити співвідношення атомів С,Н,О в молекулі речовини.
Записати справжню формулу речовини та обчислити її відносну молекулярну масу.
Приклад 35
При спалюванні органічної речовини масою 1,1 г утворився вуглекислий газ масою 2.2 г і вода масою 0.9 г. Вивести формулу речовини, якщо її пари об’ємом 0,7 л мають масу 2,75 г.
Дано:
|
Розв’язання:
|
m(реч.)= 1,1 г
m(СО2)= 2,2 г
m(Н2О)= 0,9 г
V пар = 0,7 л
m(пар)=2,75 г
|
І спосіб:
1. 0.7 л важить 2,75 г
22,4л – // – х
х = (2,75·22,4) : 0,7 = 88 (г)
2. Які кількості речовин?
ν (реч) = 1,1 : 88 = 0,0125 (моль)
ν (CO2) = 2,2 : 44 = 0,05 (моль)
ν (H2O) = 0,9 : 18 = 0,05 (моль)
3. Яке співвідношення кількостей речовин?
ν (реч) : ν (СО2) : ν (Н2О) = 0,0125 : 0,05 : 0,05 = 1 : 4 : 4
4. Скільки атомів С та Н в речовині?
СхНу + О2 4 CO2 + 4 H2O
x = 4; y = 8
5. Скільки атомів О в речовині?
N (O) = (88 – 4·12+8) : 16 = 32 : 16 = 2
6. Яка справжня формула?
С4Н8О2 Мг = 88
ІІ спосіб:
1. Яка справжня молекулярна маса речовини?
0.7 л важить 2,75 г
22,4л – // – х
х = (2,75·22,4) : 0,7 = 88 (г)
2. Записати рівняння реакції горіння речовини:
1,1 г 2,2 г 0,9 г
СхНу + О2 x CO2 + y/2 H2O
Мr = 88 Мr = 44 Мr = 18
m = 88 m = 44x m = 9y
x = = 4; y =  = 8
3. Скільки атомів О в молекулі речовини?
N(O) = = 2
4. Яка справжня формула речовини?
С4Н8О2; Мr (С4Н8О2) = 88
ІІІ спосіб:
1. Яка справжня молекулярна маса речовини?
0.7 л важить 2,75 г
22,4л – // – х
х = (2,75·22,4) : 0,7 = 88 (г)
2. Які маси С та Н в речовині?
СО2 C H2O 2H
M=44 г/моль M=12 г/моль M=18 г/моль M=1 г/моль
m=44 г m=12 г m= 18 г m= 2 г
2.2 г х 0.9 г у
х=0,6 (г) у= 0,1 (г)
3. Яка маса О в речовині?
m (О) = 1,1 – (0,6 + 0,1) = 0,4 (г)
4. Яке співвідношення атомів у молекулі?
ν (C) : ν (H) : ν (O) = :  :  = 0,05 : 0,1 : 0,025 = 2 : 4 : 1
5. Яка найпростіша формула речовини?
С2Н4О; Мr = 44
6. У скільки разів справжня відносна молекулярна маса більша за найпростішу відносну молекулярну масу?
n = 88 : 44 = 2
7. Справжня молекулярна формула речовини С4Н8О2.
Мr (С4Н8О2)= 88
|
формула - ?
|
|
Відповідь: С4Н8О2
|
6.4. Виведення формул речовин на основі їхніх властивостей
Особливість задач цього типу полягає в тому, що в їх умові вказується певна властивість речовини, на основі якої складаються рівняння реакцій. Рівняння записують в загальному вигляді, враховуючи загальні формули складів речовин.
Умовні позначення
Ме – метал
МехОу – оксид металу
Ме(ОН)х – гідроксид металу
СnH2n+2 – насичений вуглеводень
CnH2n – етиленовий вуглеводень
CnH2n-2 – ацетиленовий чи дієновий вуглеводень
CnH2n-6 – ароматичний вуглеводень
CnH2n+1OH – насичений одноатомний спирт
CnH2n+1COH – альдегід
CnH2n+1COOH – насичена одноосновна карбонова кислота
CnH2n+1NH2 – первинний амін
Алгоритм 28
Записати рівняння реакції в загальному вигляді.
Проставити числові позначення.
Обчислити відносну атомну масу елемента чи число атомів карбону.
Записати формулу речовини.
Алгоритм 29
Записати рівняння реакції в загальному вигляді.
Обчислити кількість вихідної речовини чи продукту реакції.
Обчислити за рівнянням реакції кількість невідомої речовини.
Обчислити молярну масу невідомої речовини.
Обчислити відносну атомну масу елемента чи число атомів карбону.
Записати формулу речовини.
6.5. Виведення формул речовин на основі об’ємних співвідношень
В основі розв’язання задача такого типу лежить закон Гей-Люссака:
Об’єми реагуючих і утворених газоподібних речовин відносяться між собою як прості цілі числа або коефіцієнти в рівняннях реакцій.
V1 : V2 : V3 = n1 : n2 : n3
Алгоритм 30
Обчислити об’єми реагуючих і утворених речовин.
Обчислити співвідношення об’ємів речовин.
Записати рівняння реакції окиснення речовини.
Перенести в рівняння реакції коефіцієнти.
Визначити число атомів елементів у речовині.
Записати формулу.
Приклад 36
Вивести формулу вуглеводню, якщо на спалювання його об’ємом 0,3 л витратили кисень об’ємом 1,95 л, а внаслідок реакції утворився вуглекислий газ об'ємом 1,2 л і пари води об'ємом 1,5 л.
Дано:
|
Розв’язання:
|
V (CxHy) = 0,3 л
V (O2) = 1,95 л
V (CO2) = 1,2 л
V (H2O) = 1,5 л
|
1. Яке співвідношення об’ємів реагуючих і утворених речовин?
V(CxHy) : V(CO2) : V(O2) : V(H2O) = 0,3 : 1, 2: 1,95 : 1,5 = 1 : 4 : 6,5 : 5 = 2 : 8 : 13 : 10
2. 2СхНу + 13 О2 8 СО2 + 10 Н2О
3. Скільки атомів Карбону і Гідрогену в речовині?
2х = 8; 2у = 20;
х = 4 у = 10
4. Справжня формула С4Н10.
|
СхНу
|
|
Відповідь: С4Н10
|
Задачі для самостійного розв’язування
Визначити молекулярну формулу алкану, масова частка карбону в якому становить 83,4%.
При спалюванні 6,19 г органічної речовини одержали 19,46 г вуглекислого газу та 7,97 г води. Густина парів цієї речовини за повітрям становить 2,414. Визначити формулу речовини.
Для спалювання 4 мл невідомого газу використали 18 мл кисню. При цьому утворилось 12 мл карбон діоксиду та 12 мл водяної пари. Виміри об’ємів проводились за однакових умов. Визначити формулу вуглеводню.
При спалюванні 12 г невідомого вуглеводню утворилось 16,8 л карбон діоксиду та 27 г води. 1 л вуглеводню має масу 0,714 г. Визначити формулу вуглеводню.
Монобромпохідна речовина невідомого алкану містить 65% брому. Визначити формулу речовини, записати структурні формули її ізомерів та дати їм назви.
При пропусканні ненасиченого вуглеводню масою 14 г крізь надлишок бромної води одержали 54 г дибромпохідного вуглеводню. Визначити формулу ненасиченого вуглеводню.
Два ненасичені вуглеводні мають однаковий елементарний склад: 85,714% карбону та 14,286% гідрогену. Густина парів вуглеводнів за повітрям становить відповідно 1,448 та 2,414. Визначити молекулярні формули вуглеводнів.
До водного розчину невідомої органічної речовини масою 132 г з масовою часткою речовини 20% додали надлишок амоніачного розчину аргентуму (І) оксиду. Випав осад, на повне розчинення якого витратили 189 г розчину нітратної кислоти з масовою часткою речовини 80%. Визначити формулу органічної речовини.
При взаємодії 8,7 г невідомого альдегіду з амоніачним розчином аргентуму (І) оксиду одержали 32,4 г срібла. Визначити структурну формулу альдегіду.
Органічна речовина А реагує з воднем та купрум (ІІ) гідроксидом, але не взаємодіє з бромною водою та кальцій оксидом. Масова частка Оксигену в речовині А становить 27,58%. Відомо, що речовина А не змінюється під дією розчину калій перманганату з масовою часткою солі 2%. Визначити формулу речовини А.
|