Определение формулы вещества используя уравнения химической реакции и закон сохранения массы веществ.

 

11.Некоторый сложный эфир массой 7,4г подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено 9,8г калиевой соли предельной одноосновной карбоновой кислоты и 3,2г спирта. Установите молекулярную формулу этого эфира.

 

1.Составим уравнение гидролиза.

2.По закону сохранения массы веществ (масса вступивших в реакцию веществ равна массе образовавшихся): масса эфира +масса гидроксида калия = масса соли + масса спирта.

3.Находим массу (KOH) = массу (соли) + массу (спирта) – массу (эфира)

4.Определим количество вещества KOH:n = m(KOH): М(KOH).

5.По уравнению n (KOH) = п (эфира)

6.Определим молярную массу эфира: M = m:n

7.По уравнению количество вещества KOH = количеству вещества соли (n)= количеству вещества спирта (n).

8.Определим молекулярную массу соли:M =m(соли):n(соли).

9.Определим молекулярную массу соли по общей формуле и приравняем значения из пункта 8 и 9.

10.От молекулярной массы эфира отнимем молекулярную массу функциональной группы кислоты найденной в предыдущем пункте без массы металла:

11. Определим функциональную группу спирта.

Решение задачи№11.

Дано:

т(эфира)=7,4г

т(соли)=9,8г

т(спирта)=3,2г

Найти формулу эфира

Решение.

1.Составим уравнения гидролиза сложного эфира:

СпН2п+1СООСмН2м+1 +КОН=СпН2п+1СООК + СмН2м+1ОН

2.Находим массу (КОН)= т(соли)+т(спирта)-т(эфира)=(9,8г+3,2г)-7,4г=5,6г

3.Определим п(КОН)=т:М=5,6г:56г/моль=0,1моль

4.По уравнению:п(КОН)=п(соли)=п(спирта)=0,1моль

5.Определим молярную массу соли: М (СпН2п+1СООК)=т:п=9,8г:0,1моль=98г/моль

6.Определим молярную массу по общей формуле:М (СпН2п+1СООК)=12п+2п+1+12+32+39=14п+84 (г/моль)

7.Приравниваем: 14п+84=98

п=1

Формула соли СН3СООК

8.Определим молярную массу спирта: М(СмН2м+1ОН)=3,2г:0,01моль=32г/моль

9.Определим М(СмН2м+1ОН)=12м+2м+1+16+1=14м+18 (г/моль)

10.Приравниваем:14м+18=32

м=1

Формула спирта:СН3ОН

11.Формула эфира: СН3СООСН3-метилацетат.

 

4. Определение формулы вещества используя уравнения реакции, записанное с помощью общей формулы класса органических соединений.

 

13.Определите молекулярную формулу алкена, если известно, что одно и тоже количество его, взаимодействуя с различными галогеноводородами образует, соответственно, или 5,23г хлорпроизводного, или 8,2г бромпроизводного.

 

1.Записываем два уравнения реакций (формулу алкена в общем виде)

2.Находим молекулярные массы продуктов по общим формулам в уравнениях реакций (через п).

3.Находим количества вещества продуктов: n=m:M

4.Приравниваем найденные количества вещества и решаем уравнения. Найденное п подставляем в формулу.

Решение задачи №13.

Дано:

т(СпН2п+1Cl)=5,23г

т (СпН2п+1Br)=8,2г

Найти СпН2п

Решение.

1.Составим уравнения реакций:

СпН2п+НСl= СпН2п+1Cl

СпН2п + НВr= СпН2п+1Br

2.Определим М(СпН2п+1Cl)=12п+2п+1+35,5=14п+36,5(г/моль)

3.Определим п(СпН2п+1Cl)=т:М=5,23г:(14п+36,5)г/моль

4.Определим М(СпН2п+1Br)=12п+2п+1+80=14п+81(г/моль)

5.Определим п(СпН2п+1Br)=т:М=8,2г: (14п+81)г/моль

6.Приравниваем п(СпН2п+1Cl)= п(СпН2п+1Br)

5,23г:(14п+36,5)г/моль = 8,2г: (14п+81)г/моль (решаем уравнение)

п=3

7.Формула алкена: С3Н6

Определение формулы вещества через введение переменной Х.

 

15.В результате сжигания 1,74г органического соединения получено 5,58г смеси углекислого газа и воды. Количества веществ углекислого газа и воды в этой меси оказалось равными. Определите молекулярную формулу органического соединения. Если относительная плотность его по кислороду равна 1,81.

Алгоритм решения задачи:

1.Определим молярную массу органического вещества: М(СхНyОz)=Д(по газу)хМ(газа)

2.Определим количество органического вещества: п (СхНyОz)= т:М

3.Введение переменной х:Пусть Х-количество углекислого газа в смеси: п(СО2)=Хмоль, тогда столько же и воды (по условию):п(Н2О)=Хмоль.

4.Масса углекислого газа в смеси:т(СО2)=п(СО2)хМ(СО2)=44Х(г)

5.Масса воды в смеси: п(Н2О)=п(Н2О)хМ(Н2О)=18Х(г)

6.По условию задачи:т(смеси)=т(Н2О)+т(СО2)=44Х+18Х (Решаем уравнение с одним неизвестным, находим Х-число молей СО2 и Н2О)

7.Определим количество вещества углерода (С):п(С)=п(СО2):п(СхНyОz)

8.Определим количество вещества водорода (Н): п(Н)=2хп(Н2О): п(СхНyОz)

9.Проверяем наличие кислорода в органическом соединении: М(О)=М(СхНyОz)-М(С)-М(Н)

10.Определяем количество вещества (число атомов) кислорода: п(О)=М(О):Аr(О)

11.Формула: С:Н:О=п(С):п(Н):п(О)

Решение задачи №15.

1.Определяем молекулярную массу органического вещества: М(СхНyОz)=1,82х32г/моль=58г/моль

2.Определяем количество органического вещества: п (СхНyОz)= т:М

п (СхНyОz)= 1,74г:58г/моль=0,03моль

3.Пусть Х-п(СО2) в смеси, тогда п(Н2О)-Хмоль(по условию)

4..Масса углекислого газа в смеси: т(СО2)=п(СО2)хМ(СО2)=44Х(г)

5.Масса воды в смеси: п(Н2О)=п(Н2О)хМ(Н2О)=18Х(г)

6.Составим и решим уравнение:44Х+18Х=5,58(масса смеси по условию)

Х=0,09(моль)

7.Определим количество вещества углерода (С):п(С)=п(СО2):п(СхНyОz)

п(С)=0,09:0,03=3(моль)-число атомов С в органическом веществе.

8.Определим количество вещества водорода (Н): п(Н)=2хп(Н2О): п(СхНyОz)

п(Н)=2х0,09:0,03=6(моль)-число атомов водорода в органическом веществе

9.Проверяем наличие кислорода в органическом соединении: М(О)=М(СхНyОz)-М(С)-М(Н)

М(О)=58г/моль-(3х12)-(6х1)=16(г/моль)

10.Определяем количество вещества (число атомов) кислорода: п(О)=М(О):Аr(О)

п(О)=16:16=1(моль)-число атомов кислорода в органическом веществе.

11.Формула искомого вещества: (С3Н6О).

 

6. Определение формулы вещества по массовой доли одного из элементов, входящих в вещество.

17.Определите молекулярную формулу дибромалкана, содержащего 85,11% брома.

Алгоритм решения задачи.

1. Используя формулу нахождения массовой доли элемента в сложном веществе определяем молекулярную массу вещества: W(элемента)=Ar(элемента)хп(элемента):Мr(вещества)

Мr(вещества)=Аr(элемента)хп(элемента):W(элемента), где п(элемента)-число атомов данного элемента

2.Определяем молекулярную массу по общей формуле

3.Приравниваем пункт 1 и пункт 2. Решаем уравнение с одним неизвестным.

4.Записываем формулу, подставив значение п в общую формулу.

Решение задачи №17.

Дано:

W(Br)=85,11%

Найти СпН2пВr2

Решение

1.Определяем молекулярную массу дибромалкана:

Мr( СпН2пВr2) =Аr(Вr)хп(Br):W(Br)

Мr( СпН2пВr2 )=80х2:0,8511=188

2 Определяем молекулярную массу по общей формуле: Мr( СпН2пВr2 )=12п+2п+160=14п+160

3.Приравниваем и решаем уравнение: 14п+160=188

п=2

4.Формула: С2Н4Вr2