Егэ по химии задачи на нахождение формулы вещества - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

Тип 33 № 48

Cложный эфир массой 30 г подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено 34 г натриевой соли предельной одноосновной кислоты и 16 г спирта. Установите молекулярную формулу этого эфира.

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

При полном сгорании углеводорода образовалось 27 г воды и 33,6 л СO$_2$ (н. у.). Относительная плотность углеводорода по аргону равна 1,05. Установите его молекулярную формулу.

Определите молекулярную формулу ацетиленового углеводорода, если молярная масса продукта его реакции с избытком бромоводорода в 4 раза больше, чем молярная масса исходного углеводорода.

При сгорании 0,45 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л (н. у.) углекислого газа, 0,63 г воды и 0,112 л (н. у.) азота. Плотность исходного газообразного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную формулу этого вещества.

Пройти тестирование по этим заданиям

Источник

Задачи 35 из реального ЕГЭ по химии-2021, все задачи на определение формулы из реального экзамена ЕГЭ по химии, задания 35 из реального ЕГЭ 2021 (основная волна и резервные дни — 30 мая 2021 года) с текстовыми решениями и ответами.

1. Вещество А содержит 37,5% углерода, 1,56% водорода, 35,94% натрия по массе, остальное – кислород. Вещество А образуется при обработке избытком раствора гидроксида натрия вещества Б без нагревания. Известно, что функциональные группы в молекуле вещества Б не находятся у соседних атомов углерода. Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б и гидроксида натрия.

Общая формула вещества А — C_xH_yO_zNa_m

ω(O) = 100 — 37,5 — 1,56 — 35,94 = 25%

x : y : z : m = 37,5 / 12 : 1,56 / 1 : 25 / 16 : 35,94 / 23 = 2 : 1 : 1 : 1 = 6 : 3 : 3 : 3

Молекулярная формула вещества А — C₆H₃O₃Na₃

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции:

2. Вещество А содержит 30% углерода, 1,25% водорода, 48,75% калия по массе, остальное – кислород. Вещество А образуется при обработке избытком раствора гидроксида калия вещества Б без нагревания. Известно, что функциональные группы в молекуле вещества Б не находятся у соседних атомов углерода. Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б и гидроксида калия.

Общая формула вещества А — C_xH_yO_zK_m

ω(O) = 100 — 30 — 1,25 — 48,75 = 20%

x : y : z : m = 30 / 12 : 1,25 / 1 : 20 / 16 : 48,75 / 39 = 2 : 1 : 1 : 1 = 6 : 3 : 3 : 3

Молекулярная формула вещества А — C₆H₃O₃K₃

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции:

3. Вещество А содержит 47,52% углерода, 6,93% азота, 39,60% брома по массе и водород. Вещество А образуется при действии бромэтана на азотсодержащее вещество Б. Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б и бромэтана.

Общая формула вещества А — С_xH_yN_zBr_m

ω(H) = 100 — 47,52 — 6,93 — 36,90 = 5,95%

х : y : z : m = 47,52 / 12 : 5,95 / 1 : 6,93 / 14 : 39,6 / 80 = 3,96 : 5,95 : 0,495 : 0, 495 = 8 : 12 : 1 : 1

Молекулярная формула вещества А — C₈H₁₂NBr

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества А:

4. При сгорании органического вещества А массой 3,03 г получили 3,136 л (н.у.) углекислого газа, 448 мл (н.у.) хлороводорода, 224 мл (н.у.) азота и 3,06 г воды. Вещество А образуется при действии хлорэтана на азотсодержащее вещество Б, молекула которого содержит четвертичный атом углерода. Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б и хлорэтана.

n(CO₂) = 3,136 / 22,4 = 0,14 моль; n(C) = 0,14 моль

n(HCl) = 0,448 / 22,4 = 0,02 моль; n(Cl) = 0,02 моль

n(N₂) = 0,224 / 22,4 = 0,01 моль ; n(N) = 0,02 моль

n(H₂O) = 3,06 / 18 = 0,17 моль; n(H) = 0,17 · 2 + 0,02 = 0,36 моль

m(O) = 3,03 — 0,14 · 12 — 0,02 · 35,5 — 0,02 · 14 — 0,36 · 1 = 0

Вещество А не содержит кислорода.

Молекулярная формула вещества А — C₇H₁₈NCl

Структурная формула вещества А :

Уравнение реакции получения вещества А:

5. При сгорании органического вещества А массой 2,87 г получили 3,136 л (н.у.) углекислого газа, 448 мл (н.у.) хлороводорода, 224 мл (н.у.) азота и 1,62 г воды. Вещество А образуется при действии хлорметана на азотсодержащее вещество Б. Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б и хлорметана.

n(CO₂) = 3,136 / 22,4 = 0,14 моль; n(C) = 0,14 моль

n(HCl) = 0,448 / 22,4 = 0,02 моль; n(Cl) = 0,02 моль

n(N₂) = 0,224 / 22,4 = 0,01 моль; n(N) = 0,02 моль

n(H₂O) = 1,62 / 18 = 0,09 моль; n(H) = 0,09 · 2 + 0,02 = 0,2 моль

m(O) = 2,87 — 0,14 · 12 — 0,02 · 35,5 — 0,02 · 14 — 0,2 · 1 = 0 г

Вещество А не содержит кислорода.

Молекулярная формула вещества А — C₇H₁₀NCl.

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества А:

6. При сгорании органического вещества А массой 6,975 г получили 5,5 г углекислого газа и 3,36 л (н.у.) хлороводорода. При гидролизе вещества А в присутствии гидроксида калия образуется органическая соль Б, не содержащая атомов хлора. Молекула вещества А содержит четвертичный атом углерода. Напишите уравнение реакции гидролиза вещества А в присутствии гидроксида калия.

n(CO₂) = 5,5 / 44 = 0,125 моль; n(C) = 0,125 моль

n(HCl) = 3,36 / 22,4 = 0,15 моль; n(Cl) = 0,15 моль

n(H) = 0,15 моль

m(O) = 6,975 — 0,125 · 12 — 0,15 · 35,5 — 0,15 · 1 = 0 г

Вещество А не содержит кислорода.

Молекулярная формула вещества А — C₅H₆Cl₆.

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества Б:

7. При сгорании органического вещества А массой 13,95 г получили 5,6 л (н.у.) углекислого газа и 6,72 л (н.у.) хлороводорода. При гидролизе вещества А в присутствии гидроксида натрия образуется органическая соль Б, не содержащая атомов хлора. Молекула вещества А содержит четвертичный атом углерода. Напишите уравнение реакции гидролиза вещества А в присутствии гидроксида натрия.

n(CO₂) = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль; n(C) = 0,25 моль

n(HCl) = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль; n(Cl) = 0,3 моль

n(H) = 0,3 моль

m(O) = 13,95 — 0,25 · 12 — 0,3 · 35,5 — 0,3 · 1 = 0 г

Вещество А не содержит кислорода.

Молекулярная формула вещества А — C₅H₆Cl₆.

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества Б:

8. При сгорании органического вещества А массой 27,3 г получили 19,8 г углекислого газа и 13,44 л (н.у.) хлороводорода. При гидролизе вещества А в присутствии гидроксида калия образуется органическое вещество Б, которое взаимодействует при нагревании с гидроксидом меди(II) в молярном соотношении 1 : 4. Напишите уравнение реакции гидролиза вещества А в присутствии гидроксида калия.

n(CO₂) = 19,8 / 44 = 0,45 моль; n(C) = 0,45 моль

n(HCl) =13,44 / 22,4 = 0,6 моль; n(Cl) = 0,6 моль

n(H) = 0,6 моль

m(O) = 27,3 — 0,45 · 12 — 0,6 · 35,5 — 0,6 · 1 = 0 г

Вещество А не содержит кислорода.

Молекулярная формула вещества А — C₃H₄Cl₄.

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества Б:

9. Вещество А содержит 45,71% углерода, 30,48% кислорода, 21,9% натрия по массе и водород. При нагревании вещества А с избытком гидроксида натрия образуется органическое вещество Б, которое не обесцвечивает бромную воду. Известно, что функциональные группы в веществе А максимально удалены друг от друга. Напишите уравнение реакции, протекающей при нагревании вещества А с избытком гидроксида натрия.

Общая формула вещества А — С_xH_yNa_zO_m

ω(H) = 100 — 45,71 — 30,48 — 21,9 = 1,91%

х : y : z : m = 45,71 / 12 : 1,91 / 1 : 21,9 / 23 : 30,48 / 16 = 3,81 : 1,91 : 0,95 : 1,91 = 4 : 2 : 1 : 2

Молекулярная формула вещества А — C₈H₄Na₂O₄

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества Б:

10. Вещество А содержит 34,09% углерода, 36,36% кислорода, 26,14% натрия по массе и водород. При нагревании вещества А с избытком гидроксида натрия образуется органическое вещество Б, молекула которого содержит только вторичный и первичные атомы углерода. Вещество А содержит четвертичный атом углерода. Напишите уравнение реакции, протекающей при нагревании вещества А с избытком гидроксида натрия.

Общая формула вещества А — С_xH_yNa_zO_m

ω(H) = 100 — 34,09 — 36,36 — 26,14 = 3,41%

х : y : z : m = 34,09 / 12 : 3,41 / 1 : 26,14 / 23 : 36,36 / 16 = 2,84 : 3,41 : 1,137 : 2,27 = 2,5 : 3 : 1 : 2

Молекулярная формула вещества А — C₅H₆Na₂O₄

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества Б:

11. При сгорании 38,5 г органического вещества получили 92,4 г углекислого газа и 18,9 г воды. Известно, что функциональные группы в молекуле этого вещества находятся у соседних атомов углерода. Напишите уравнение реакции этого вещества с избытком водного раствора гидроксида натрия.

n(CO₂) = 92,4 / 44 = 2,1 моль; n(C) = 2,1 моль

n(H₂О) =18,9 / 18 = 1,05 моль; n(Н) = 2,1 моль

m(O) = 38,5 — 2,1 · 12 — 2,1 · 1 = 11,2 г

n(O) = 11,2 / 16 = 0,7 моль

Молекулярная формула вещества — C₆H₆О₂.

Структурная формула вещества:

Уравнение реакции вещества с избытком водного раствора гидроксида натрия.:

12. Вещество А содержит 2,6% водорода, 20,78% кислорода, 29,87% натрия по массе, остальное – углерод. Вещество А образуется при обработке избытком раствора гидроксида натрия вещества Б без нагревания. Известно, что функциональные группы в молекуле вещества Б находятся у соседних атомов углерода. Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б и гидроксида натрия.

Общая формула вещества А — С_xH_yNa_zO_m

ω(С) = 100 — 2,6 — 20,78 — 29,87 = 53,25%

х : y : z : m = 46,75 / 12 : 2,6 / 1 : 29,87 / 23 : 20,78 / 16 = 3,9 : 2,6 : 1,3 : 1,3 = 3 : 2 : 1 : 1

Молекулярная формула вещества А — C₆H₄Na₂O₂

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества А:

13. Вещество А содержит 46,75% углерода, 20,78% кислорода, 29,87% натрия по массе, остальное – водород. Вещество А образуется при обработке избытком раствора гидроксида натрия вещества Б без нагревания. Известно, что функциональные группы в молекуле вещества Б максимально удалены друг от друга. Напишите уравнение реакции получения вещества А из вещества Б и гидроксида натрия.

Общая формула вещества А — С_xH_yNa_zO_m

ω(H) = 100 — 46,75 — 20,78 — 29,87 = 2,6%

х : y : z : m = 46,75 / 12 : 2,6 / 1 : 29,87 / 23 : 20,78 / 16 = 3,9 : 2,6 : 1,3 : 1,3 = 3 : 2 : 1 : 1

Молекулярная формула вещества А — C₆H₄Na₂O₂

Структурная формула вещества А:

Уравнение реакции получения вещества А:

14. При сгорании 12,11 г органического вещества получили 18,48 г углекислого газа, 5,67 г бромоводорода и 2,52 г воды. Известно, что функциональные группы в молекуле этого вещества находятся у соседних атомов углерода. Напишите уравнение реакции этого вещества с избытком водного раствора гидроксида натрия без нагревания.

n(CO₂) = 18,48 / 44 = 0,42 моль; n(C) = 0,42 моль

n(HBr) = 5,67 / 81 = 0,07 моль; n(Br) = 0,07 моль

n₁(H) = 0,07 моль

n(H₂O) = 2,52 / 18 = 0,14 моль; n₂(H) = 0,28 моль

n(H) = 0,07 + 0,28 = 0,35 моль

m(O) = 12,11 — 0,42 · 12 — 0,07 · 80 — 0,35 · 1 = 1,12 г

n(O) = 1,12 / 16 = 0,07 моль

Молекулярная формула вещества — C₆H₅BrO.

Структурная формула вещества:

Уравнение реакции взаимодействия вещества с раствором гидроксида натрия:

15. При сгорании 5,19 г органического вещества получили 4,032 л (н.у.) углекислого газа, 2,43 г бромоводорода и 1,08 г воды. Известно, что функциональные группы в молекуле этого вещества максимально удалены друг от друга. Напишите уравнение реакции этого вещества с избытком водного раствора гидроксида калия без нагревания.

n(CO₂) = 4,032 / 22,4 = 0,18 моль; n(C) = 0,18 моль

n(HBr) = 2,43 / 81 = 0,03 моль; n(Br) = 0,03 моль

n₁(H) = 0,03 моль

n(H₂O) = 1,08 / 18 = 0,06 моль; n₂(H) = 0,12 моль

n(H) = 0,03 + 0,12 = 0,15 моль

m(O) = 5,19 — 0,18 · 12 — 0,03 · 80 — 0,15 · 1 = 0,48 г

n(O) = 0,48 / 16 = 0,03 моль

Молекулярная формула вещества — C₆H₅BrO.

Структурная формула вещества:

Уравнение реакции взаимодействия вещества с раствором гидроксида калия:

Источник

Необычные задачи на нахождение формулы органического вещества.

Немного необычные задачи на нахождение формулы органического вещества.

Задание №1

При сжигании 8,9 г неизвестного органического вещества было получено 1,12 л азота (н.у.), 6,3 г воды и 6,72 л углекислого газа (н.у.). Известно, что 1 моль этого вещества может прореагировать с 3 моль железа в кислой среде, а его молекула имеет несимметричное строение.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества;
2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение взаимодействия этого вещества с избытком алюминия в растворе соляной кислоты (используйте структурные формулы органических веществ).

Решение

Ответ:

1) молекулярная формула органического вещества: C₃H₇NO₂2) структурная формула вещества, которая однозначно определяет порядок связи атомов в его молекуле:

CH₃-CH₂-CH₂-NO₂

3) уравнение реакции искомого вещества с избытком алюминия в растворе соляной кислоты:

CH₃-CH₂-CH₂-NO₂ + 2Al + 7HCl → CH₃-CH₂-CH₂-NH₃Cl + 2AlCl₃ + 2H₂O

Решение:

1) Поскольку в продуктах сгорания вещества присутствуют азот, вода и углекислый газ, то можно представить его молекулярную формулу в виде C_xH_yO_zN_k.
Вычислим количества и массы элементов, составляющих искомое органическое вещество:
ν(N₂) = V/V_m = 1,12 л/22,4 л/моль = 0,05 моль;
ν(N) = 2ν(N₂) = 2 · 0,05 моль = 0,1 моль;
m(N) = M · ν = 14 г/моль · 0,1 моль = 1,4 г;
ν(H₂O) = m/M = 6,3 г/18 г/моль = 0,35 моль;
ν(H) = 2ν(H₂O) = 2 · 0,35 моль = 0,7 моль;
m(H) = M · ν = 1 г/моль · 0,7 моль = 0,7 г;
ν(CO₂) = V/V_m = 6,72 л/22,4 л/моль = 0,3 моль;
ν(C) = ν(CO₂) = 0,3 моль;
m(C) = M · ν = 12 г/моль · 0,3 моль = 3,6 г.

Далее по разности проверим наличие в веществе кислорода:
m(O) = m(C_xH_yO_zN_k) − m(N) − m(H) − m(C) = 8,9 г − 1,4 г − 0,7 г − 3,6 г = 3,2 г.

Вычислим количество кислорода:
ν(O) = m/M = 3,2 г/16 г/моль = 0,2 моль.

Запишем соотношение по молям для элементов, составляющих структуру C_xH_yO_zN_k:
x : y : z : k = ν(C) : ν(H) : ν(O) : ν(N) = 0,3 : 0,7 : 0,2 : 0,1 = 3 : 7 : 2 : 1.

Следовательно, C₃H₇NO₂ – молекулярная формула искомого органического соединения.

2) Далее по описанию в задаче попытаемся установить структурную формулу вещества. Общая формула C_nH₂_n+1NO₂ может соответствовать предельной аминокислоте, либо мононитроалкану. По условию вещество реагирует с железом в кислой среде в соотношении 1:3, что характерно для процесса восстановления нитрогруппы до амина, следовательно, искомым органическим веществом является мононитроалкан, для которого характерно два изомера – 1-нитропропан и 2-нитропропан. Поскольку молекула вещества имеет несимметричное строение, следовательно, этим веществом является 1-нитропропан.

Структурная формула органического соединения (1-нитропропан):

CH₃-CH₂-CH₂-NO₂

3) Запишем уравнение взаимодействия этого вещества с избытком алюминия в растворе соляной кислоты:

CH₃-CH₂-CH₂-NO₂ + 2Al + 7HCl → [CH₃-CH₂-CH₂-NH₃]_⁺Cl^— + 2AlCl₃ + 2H₂O

Задание №2

Неизвестное органическое соединение содержит 54,24% кислорода, 5,08% водорода и углерод. Определите молекулярную формулу данного соединения и установите его строение, если известно, что при взаимодействии 0,5 моль данного соединения с избытком гидрокарбоната натрия выделяется 22,4 л (н.у.) газа, а в его структуре отсутствуют третичные атомы углерода.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества;
2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение взаимодействия этого вещества с избытком раствора гидроксида бария (используйте структурные формулы органических веществ).

Решение

Ответ:

1) молекулярная формула органического вещества: С₄Н₆О₄
2) структурная формула вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле:

3) уравнение реакции искомого вещества с избытком раствора гидроксида бария:

Решение:

1) Поскольку в составе вещества присутствуют кислород, водород и углерод, то можно представить его молекулярную формулу в виде C_xH_yO_z.
Пусть масса навески искомого органического вещества C_xH_yO_z составляет 100 г. Вычислим массы и количества кислорода и водорода в его составе:
m(О) = m(C_xH_yO_z) · ω(О)/100% = 100 г · 54,24%/100% = 54,24 г;
ν(О) = m/M = 54,24 г/16 г/моль = 3,39 моль;
m(Н) = m(C_xH_yO_z) · ω(Н)/100% = 100 г · 5,08%/100% = 5,08 г;
ν(Н) = m/M = 5,08 г/1 г/моль = 5,08 моль.

Далее вычислим массу и количество углерода:
m(С) = m(C_xH_yO_z) − m(О) − m(Н) = 100 г − 54,24 г − 5,08 г = 40,68 г;
ν(С) = m/M = 40,68 г/12 г/моль = 3,39 моль.

Запишем соотношение по молям для элементов, составляющих структуру C_xH_yO_z:
x : y : z = ν(C) : ν(H) : ν(O) = 3,39 : 5,08 : 3,39 = 1 : 1,5 : 1 = 2 : 3 : 2; следовательно,
С₂Н₃О₂ – простейшая формула искомого органического соединения.

Предположим, что n = 2, тогда формула вещества имеет состав С₄Н₆О₄. Для данной формулы существует несколько изомеров. Поскольку по описанию вещество реагирует с гидрокарбонатом натрия с образованием газа, то в нем содержатся карбоксильные группы. Исходя из молекулярной формулы, их может быть одна или две. Вычислим количество газа и установим соотношения для моно− и дикарбоновой кислот:
ν(CO₂) = V/V_m = 22,4 л/22,4 л/моль = 1 моль.

Реакция гидрокарбоната натрия с монокарбоновой кислотой:
R-COOH + NaHCO₃ = R-COONa + CO₂ + H₂O, тогда
ν(CO₂)/ν(R-COOH) = 1/1.

Реакция гидрокарбоната натрия с дикарбоновой кислотой:
HOOC-R-COOH + 2NaHCO₃ = NaOOC-R-COONa + 2CO₂ + 2H₂O, тогда
ν(CO₂)/ν(HOOC-R-COOH) = 2/1.

В нашем случае соотношение будет следующим:
ν(CO₂)/ν(C_xH_yO_z) = 1/0,5 = 2/1; следовательно, делаем вывод, что искомое органическое вещество − дикарбоновая кислота.

2) Поскольку в ее структуре нет третичных атомов углерода, то она имеет линейное строение.
Структурная формула дикарбоновой кислоты выглядит следующим образом (янтарная кислота):

3) Запишем реакцию искомого вещества с избытком раствора гидроксида бария:

Задание №3

При сжигании 7,375 г неизвестного органического вещества, не содержащего кислород, был получен хлороводород, 0,9 г воды и 6,6 г углекислого газа. Известно, что 1 моль этого вещества может прореагировать с 320 г 50%-ного водного раствора гидроксида натрия.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества;
2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение взаимодействия этого вещества с избытком раствора гидроксида бария (используйте структурные формулы органических веществ).

Решение

Ответ:

1) молекулярная формула органического вещества: C₃H₅Cl₃2) структурная формула вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле:

CH₃-CH₂-CCl₃

3) уравнение взаимодействия этого вещества с избытком раствора гидроксида бария:

Пояснение:

1) Поскольку в продуктах сгорания органического вещества содержатся хлороводород, вода и углекислый газ, а кислород отсутствует, то можно представить его молекулярную формулу в виде C_xH_yCl_z.
Далее вычислим количества и массы водорода и углерода, присутствующих в составе искомого органического вещества (водород присутствует в молекуле воды (I) и хлороводорода (II)):
ν(H₂O) = m/M = 0,9 г/18 г/моль = 0,05 моль;
ν_l(H) = 2ν(H₂O) = 2 · 0,05 моль = 0,1 моль;
m_l(H) = M · ν = 1 г/моль · 0,1 моль = 0,1 г;
ν(CO₂) = m/M = 6,6 г/44 г/моль = 0,15 моль;
ν(C) = ν(CO₂) = 0,15 моль;
m(C) = M · ν = 12 г/моль · 0,15 моль = 1,8 г.

Далее необходимо найти массу и количество в веществе хлора и части водорода, которая связалась с ним при сгорании исходного соединения. Их суммарную массу можно найти по разности:
m(Cl + H) = m(C_xH_yCl_z) − m(C) − m_l(H) = 7,375 г − 1,8 г − 0,1 г = 5,475 г.

Поскольку соотношение хлора и водорода в HCl равно 1:1, можно обозначить количество элементов за х и решить уравнение:
M(Cl) · ν(Cl) + M(H) · ν(H) = m(Cl + H); следовательно,
35,5х + 1х = 5,475;
36,5х = 5,475;
х = 0,15 моль; следовательно,
ν(Cl) = 0,15 моль;
ν_ll(H) = 0,15 моль.

Вычислим общее количество водорода в составе соединения:
ν(H) = ν_ll(H) + ν_l(H) = 0,15 моль + 0,1 моль = 0,25 моль.

Запишем соотношение по молям для элементов, составляющих структуру C_xH_yO_z:
x : y : z = ν(C) : ν(H) : ν(Cl) = 0,15 : 0,25 : 0,15 = 3 : 5 : 3; следовательно,

C₃H₅Cl₃ – молекулярная формула искомого органического вещества.

2) Предположим, что n = 1, тогда получаем молекулярную формулу C₃H₅Cl₃.
Существует несколько изомерных трихлорпропанов и все они реагируют с водным раствором щелочи. Рассмотрим возможные варианты:

CH₂Cl-CHCl-CH₂Cl + 3NaOH = CH₂OH-CHOH-CH₂OH + 3NaCl;

CH₃-CHCl-CHCl₂ + 3NaOH = CH₃-CHOH-CHO + 3NaCl + H₂O;

CH₂Cl-CH₂-CHCl₂ + 3NaOH = CH₂OH-CH₂-CHO + 3NaCl + H₂O;

CH₃-CCl₂-CH₂Cl + 3NaOH = CH₃-C(O)-CH₂ОН + 3NaCl + H₂O;
при этом ν(NaOH)/ν(C₃H₅Cl₃) = 3/1.

CH₃-CH₂-CCl₃ + 4NaOH = CH₃-CH₂-COONa + 3NaCl + 2H₂O;
при этом ν(NaOH)/ν(C₃H₅Cl₃) = 4/1.

Вычислим количество гидроксида натрия по данным условия и определим соотношение количеств вещества и щелочи:
m(NaOH) = m(р-ра NaOH) · ω(NaOH)/100% = 320 г · 50%/100% = 160 г;
ν(NaOH) = m/M = 160 г/40 г/моль = 4 моль;
ν(NaOH)/ν(C₃H₅Cl₃) = 4/1.

Таким образом, приходим к выводу, что искомое органическое вещество − 1,1,1-трихлорпропан.

Структурная формула органического вещества (1,1,1-трихлорпропан):

CH₃-CH₂-CCl₃

3) Запишем уравнение взаимодействия 1,1,1-трихлорпропана с с избытком раствора гидроксида бария:

Задание №4

Неизвестное органическое соединение содержит 18,25% натрия, 50,79% кислорода, 2,38% водорода и углерод. Определите молекулярную формулу данного соединения и установите его строение, если известно, что 1 моль данного соединения может прореагировать с 1 моль хлороводорода или 1 моль гидрокарбоната калия.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества;
2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение взаимодействия этого вещества с избытком бромэтана (используйте структурные формулы органических веществ).

Решение

Ответ:

1) молекулярная формула органического вещества: С₃Н₃О₄Na2) структурная формула вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле:

3) уравнение взаимодействия этого вещества с избытком бромэтана:

Пояснение:

1) Поскольку в составе искомого органического вещества присутствуют натрий, кислород, водород и углерод, то можно представить его молекулярную формулу в виде C_xH_yO_zNa_k. Пусть масса навески неизвестного вещества C_xH_yO_zNa_k составляет 100 г, тогда вычислим массы и количества натрия, кислорода и водорода в его составе:
m(Na) = m(C_xH_yO_zNa_k) · ω(Na)/100% = 100 г · 18,25%/100% = 18,25 г;
ν(Na) = m/M = 18,25 г/23 г/моль = 0,7935 моль;
m(О) = m(C_xH_yO_zNa_k) · ω(О)/100% = 100 г · 50,79%/100% = 50,79 г;
ν(О) = m/M = 50,79 г/16 г/моль = 3,174 моль;
m(Н) = m(C_xH_yO_zNa_k) · ω(Н)/100% = 100 г · 2,38%/100% = 2,38 г;
ν(Н) = m/M = 2,38 г/1 г/моль = 2,38 моль.

Далее вычислим массу и количество углерода, входящего в состав искомого органического вещества:
m(С) = m(C_xH_yO_zNa_k) − m(Na) − m(О) − m(Н) = 100 г − 18,25 г − 50,79 г − 2,38 г = 28,58 г;
ν(С) = m/M = 28,58 г/12 г/моль = 2,382 моль.

Запишем соотношение по молям для элементов, составляющих структуру органического вещества:
x : y : z : k = ν(C) : ν(H) : ν(O) : ν(Na) = 2,382 : 2,38 : 3,174 : 0,7935 = 3 : 3 : 4 : 1.

С₃Н₃О₄Na – простейшая формула искомого органического вещества.

2) Пусть n = 1, тогда молекулярная формула органического вещества − С₃Н₃О₄Na. Поскольку данное вещество реагирует с гидрокарбонатом калия в соотношении 1:1, то предположим наличие одной карбоксильной группы в структуре:

R-COOH + KHCO₃ = R-COOК + CO₂ + H₂O,
ν(CO₂)/ν(R-COOH) = 1/1.

Тогда остается определить положение в структуре органического вещества 2 атомов кислорода и атома натрия. Поскольку данное вещество реагирует с хлороводородом в соотношении 1:1, то предположим наличие одного карбоксилат-аниона, связанного с катионом натрия:

R-COONa + HCl = R-COOH + NaCl;
ν(R-COONa)/ν(HCl) = 1/1.

Таким образом, в искомой структуре присутствуют одновременно карбоксильная группа и карбоксилат-анион.

Структурная формула органического вещества (мононатриевая соль малоновой кислоты):

3) Запишем уравнение взаимодействия этого вещества с избытком бромэтана:

Задание №5

При сжигании 5,2 г неизвестного органического вещества было получено 1,8 г воды и 3,36 л (н.у.) углекислого газа. Известно, что 1 моль этого вещества может прореагировать с 1 моль гидроксида бария или 0,5 моль порошка магния.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества;
2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение взаимодействия этого вещества с избытком метанола в присутствии кислоты (используйте структурные формулы органических веществ).

Решение

Ответ:

1) молекулярная формула органического вещества: С₃Н₄О₄2) структурная формула вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле:3) уравнение реакции этого вещества с избытком метанола в присутствии кислоты:

Пояснение:

1) Поскольку в продуктах сгорания вещества присутствуют вода и углекислый газ, то можно представить его молекулярную формулу в виде C_xH_yO_z. Далее вычислим количества и массы водорода и углерода, входящих в состав искомого органического соединения:
ν(H₂O) = m/M = 1,8 г/18 г/моль = 0,1 моль;
ν(H) = 2ν(H₂O) = 2 · 0,1 моль = 0,2 моль;
m(H) = M · ν = 1 г/моль · 0,2 моль = 0,2 г;
ν(CO₂) = V/V_m = 3,36 л/22,4 л/моль = 0,15 моль;
ν(C) = ν(CO₂) = 0,15 моль;
m(C) = M · ν = 12 моль · 0,15 моль = 1,8 г.

Далее по разности проверим наличие в веществе кислорода:
m(O) = m(C_xH_yO_z) − m(H) − m(C) = 5,2 г − 0,2 г − 1,8 г = 3,2 г.

По расчету получилось, что в соединении присутствует кислород. Вычислим его количество:
ν(O) = m/M = 3,2 г/16 г/моль = 0,2 моль.

Запишем соотношение по молям для элементов, составляющих структуру искомого органического вещества:
x : y : z = ν(C) : ν(H) : ν(O) = 0,15 : 0,2 : 0,2 = 1,5 : 2 : 2 = 3 : 4 : 4.

С₃Н₄О₄ – простейшая формула искомого органического вещества.

2) Пусть n = 1, тогда молекулярная формула С₃Н₄О₄. Поскольку данное соединение реагирует с металлическим магнием, то можно предположить наличие в нем карбоксильных групп. Исходя из молекулярной формулы, их может быть одна или две. Установим соотношения моль реагентов для моно− и дикарбоновой кислот:

Для монокарбоновой кислоты:
2R-COOH + Mg = Mg(R-COO)₂ + H₂;
тогда ν(R-COOH)/ν(Mg) = 2/1.

Для дикарбоновой кислоты:
HOOC-R-COOH + Mg = Mg(OOC-R-COO) + H₂;
тогда ν(HOOC-R-COOH)/ν(Mg) = 1/1.

В нашем случае соотношение будет следующим:
ν(C_xH_yO_z)/ν(Mg) = 1/0,5 = 2/1.

Делаем вывод, что искомое вещество содержит только одну карбоксильную группу. Тогда оставшиеся два атома кислорода могут входить в состав сложноэфирной группы. Проверим гипотезу по соотношению моль веществ в реакции с гидроксидом бария:
R^lOOC-R-COOH + Ba(OH)₂ = Ba(OOC-R-COO) + R^lOH + H₂O;
тогда ν(R^lOOC-R-COOH)/ν(Ba(OH)₂) = 1/1.

В нашем случае соотношение по данным задачи будет следующим: ν(C_xH_yO_z)/ν(Ba(OH)₂) = 1/1.

Таким образом, в структуре искомого соединения присутствуют и карбоксильная, и сложноэфирная группы.

Структурная формула искомого органического вещества (монометиловый эфир щавелевой кислоты):

3) Запишем уравнение реакции этого вещества с избытком метанола в присутствии кислоты:

[adsp-pro-3]

Источник

Определение формулы вещества
(углеводороды)-решение –задание 35

1. В
результате сплавления натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом
натрия массой 14 г получили карбонат натрия и газообразное
органическое вещество массой 15,4 г. Определите молекулярную формулу
полученного газообразного соединения.

Пояснение.

Составим
уравнение реакции:

Определим
количество моль гидроксида натрия и углеводорода:

Установим
формулу углеводорода:

Молекулярная
формула пропана —

2. Для
полного гидрирования 4,6 г гомолога бензола потребовалось 3,36 л
(н. у.) водорода. Запишите уравнение реакции в общем виде. Определите
молекулярную формулу циклоалкана, образовавшегося при гидрировании.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) Составлено
уравнение реакции в общем виде:

2) Рассчитано
количество вещества водорода и гомолога бензола:

3) Определено
число атомов углерода в составе гомолога бензола, и установлена молекулярная
формула циклоалкана:

Молекулярная
формула циклоалкана —

3. При
сгорании 17,5 г органического вещества получили 28 л (н. у.)
углекислого газа и 22,5 мл воды. Плотность паров этого вещества
(н. у.) составляет 3,125 г/л. Известно также, что это вещество было
получено в результате дегидратации третичного спирта. На основании
данных условия задачи:

1) произведите
вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического
вещества;

2) запишите
молекулярную формулу органического вещества;

3) составьте
структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает
порядок связи атомов в его молекуле;

4) напишите
уравнение реакции получения данного вещества дегидратацией соответствующего
третичного спирта.

Пояснение.

1)
Найдено количество вещества продуктов сгорания:

Значит
никаких других элементов в состав вещества не входит, так как его масса равна
сумме масс водорода и углерода.

2)
Установлена молекулярная формула вещества: простейшая
формула —
это алкен или циклоалкан.

Так как
вещество может быть получено при дегидратации спирта, то это алкен.

Для
определения его молекулярной формулы напишем реакцию горения в общем виде

Вспомним,
что плотность паров этого вещества (н.у.) составляет 3,125 г/л.

Значит .

По
уравнению реакции

получаем, что

Молекулярная
формула соединения

3)
Учитывая, что вещество может быть получено из третичного спирта, получаем
структурную формулу вещества:

4)
Составлено уравнение реакции дегидратации:

4. Жидкий
при обычных условиях ацетиленовый углеводород массой 4,51 г может
полностью прореагировать с 440 г бромной воды с массовой долей брома
4 %. Углеводород взаимодействует с аммиачным раствором оксида
серебра, и в его составе есть четвертичный атом углерода. Установите молекулярную
формулу углеводорода, изобразите его структурную формулу и напишите
уравнение реакции с водой.

Пояснение.

1) Напишем
уравнение реакции в общем виде и вычислим количество вещества брома:

2) Установим
молекулярную формулу углеводорода:

Молекулярная
формула углеводорода —

3) Изобразим
структурную формулу.

Углеводород
взаимодействует с аммиачным раствором оксида серебра, следовательно
тройная связь находится на краю цепи. Структурная формула с четвертичным
атомом углерода:

4) Напишем
уравнение реакции с водой:

5. Смесь
цис- и транс-изомеров этиленового углеводорода общим объёмом 1,568 л (н.
у.) пропустили через избыток водного раствора перманганата калия, в результате
образовался двухатомный спирт массой 6,30 г. Установите молекулярную формулу
углеводорода, изобразите структурную формулу транс-изомера и напишите
уравнение его реакции с подкисленным раствором перманганата калия.

Пояснение.

1) Напишем
уравнение реакции в общем виде и вычислим:

общее количество вещества этиленового
углеводорода:

или

2) Установим
молекулярную формулу углеводорода:

Молекулярная
формула углеводорода —

3) Изобразим
структурную формулу.

Цис-транс-изомеры
есть только у бутена-2. Структура транс-изомера:

4) Напишем
уравнение окисления бутена-2 до уксусной кислоты:

6. При
полном сгорании 17,1 г жидкого углеводорода образовалось 26,88 л (н. у.)
углекислого газа. Известно, что при радикальном хлорировании углеводорода
образуется только одно монохлорпроизводное. Установите молекулярную формулу
углеводорода, изобразите его структурную формулу и напишите уравнение
реакции с хлором на свету.

Пояснение.

1) Напишем
уравнение реакции в общем виде:

2) Установим
молекулярную формулу углеводорода:

Молекулярная
формула углеводорода —

3) Изобразим
структурную формулу.

Все атомы
водорода в молекуле эквивалентны. Среди всех изомеров таким
свойством обладает только 2,2,3,3-тетраметилбутан:

4) Напишем
уравнение реакции с хлором на свету:

7. При
бромировании 28,8 г гомолога бензола в присутствии железа получено
35,82 г монобромпроизводного. Выход продукта составил 75 %. Известно, что
при бромировании этого углеводорода на свету образуется единственное
монобромпроизводное. Установите молекулярную формулу углеводорода,
изобразите его структурную формулу и напишите уравнение реакции с
бромом на свету.

Пояснение.

1) Напишем
уравнение реакции в общем виде:

2) Установим
молекулярную формулу углеводорода:

m_теор

Молекулярная
формула —

3) Изображена
структурная формула.

Так как
на свету образуется только одно монобромпроизводное, все атомы водорода
в боковых цепях эквивалентны. Это означает, что в боковых цепях есть только
метильные группы. Среди трёх триметилбензолов наиболее
симметричным является 1,3,5-триметилбензол:

4) Написано
уравнение реакции с бромом на свету:

8. При полной
гидратации 20,5 г ацетиленового углеводорода образовалось органическое
вещество массой 25,0 г. Определите молекулярную формулу углеводорода
и установите его структуру, если известно, что он реагирует с аммиачным
раствором оксида серебра, а в состав молекулы входят три метильные
группы. Напишите уравнение реакции этого углеводорода с избытком
хлороводорода.

Пояснение.

1) Напишем
уравнение с водой в общем виде.

C_nH_2n−2+H₂O
→ C_nH_2nO

2) Составим
математическое выражение и определим молекулярную формулу углеводорода.

Молекулярная
формула —

3) Изобразим
структурную формулу.

Углеводород
реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, следовательно, тройная
связь находится на краю цепи. Три метильные группы есть в молекуле
3,3-диметилбутина-1:

4) Напишем
уравнение реакции с избытком хлороводорода:

9. При действии
избытка водного раствора перманганата калия на 10,5 г этиленового
углеводорода образовалось органическое вещество массой 15,6 г. Определите
молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру,
если известно, что в результате реакции с горячим подкисленным раствором
перманганата калия образуются кетон и углекислый газ. Напишите
уравнение гидратации этого углеводорода.

Пояснение.

1) Напишем
уравнение окисления в общем виде:

Допускается
также схема в виде

2) Составим
математическое выражение и определим молекулярную формулу
углеводорода.

Молекулярная
формула —

3) Изобразим
структурную формулу.

При окислении
углеводорода образуются кетон и углекислый газ, следовательно, двойная
связь находится при разветвлении цепи, с одной стороны, и с края цепи, с
другой стороны. Углеводород – 2-метилбутен-1.

4) Напишем
уравнение реакции с водой:

10. При
сгорании 4,48 л (н. у.) газообразного органического вещества получили 35,2
г углекислого газа и 10,8 г воды. Плотность этого вещества составляет 2,41 г/л
(н. у.). Известно также, что это вещество не реагирует с аммиачным
раствором оксида серебра, а при реакции его с избытком бромной воды происходит
присоединение атомов брома только ко вторичным атомам углерода.

На
основании данных условия задачи:

1)
произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы
органического вещества;

2)
запишите молекулярную формулу органического вещества;

3)
составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает
порядок связи атомов в его молекуле;

4) напишите
уравнение реакции этого вещества с избытком бромной воды.

Пояснение.

Общая
формула вещества —

1)
Найдены количество вещества углекислого газа, воды и органического вещества:

= 35,2
/ 44 = 0,8 моль

= 10,8
/ 18 = 0,6 моль

=
2,41 · 22, 4 = 54 г/моль

= 4,48
/ 22,4 = 0,2 моль

2)
Определена молекулярная формула вещества:

= = 0,8
моль

= = 1,2
моль

= / =
0,8 / 0,2 = 4

= / = 1,2
/ 0,2 = 6

4 · 12 +
6 + z · 16 = 54

= 0

Молекулярная
формула —

3)
Составлена структурная формула вещества:

4)
Составлено уравнение реакции этого вещества с избытком бромной воды:

11. При
сгорании 16,2 г органического вещества нециклического строения получили 26,88 л
(н. у.) углекислого газа и 16,2 г воды. Известно, что 1 моль этого
органического вещества в присутствии катализатора присоединяет только 1 моль
воды и данное вещество не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра.

На
основании данных условия задачи:

1)
произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы
органического вещества;

2)
запишите молекулярную формулу органического вещества;

3)
составьте структурную формулу органического вещества, которая однозначно
отражает порядок связи атомов в его молекуле;

4)
напишите уравнение реакции гидратации органического вещества.

Пояснение.

Искомое
вещество — углеводород

Простейшая
формула

Возможные
молекулярные формулы:, , и
т.д. Условию, что 1 моль этого органического вещества в присутствии
катализатора присоединяет только 1 моль воды, соответствует только
формула ,
при условии, что это алкин, а не алкадиен (остальные могут присоединять большее
количество воды)

Молекулярная
формула: —
бутин

Вещество
не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, значит, тройная связь находится
не у крайнего атома углерода − бутин-2

Структурная
формула:

12. При нитровании 26,5 г гомолога бензола получено 30,2 г
мононитропроизводного. Выход продукта составил 80 %, других нитропроизводных
не образовалось. Установите молекулярную формулу углеводорода, изобразите
его структурную формулу и напишите уравнение реакции с хлором на
свету.

Пояснение.

1) Напишем уравнение реакции в общем виде:

2) Установим молекулярную формулу углеводорода:

m_теор

Молекулярная формула —

3) Изобразим структурную формулу.

Так как образуется только одно мононитропроизводное, все
атомы водорода в бензольном кольце эквивалентны. Среди всех изомеров таким
свойством обладает только 1,4-диметилбензол (пара-ксилол):

4) Напишем уравнение реакции с хлором на свету:

13. При сгорании 10,5 г органического вещества получили
16,8 л углекислого газа (н. у.) и 13,5 г воды. Плотность паров этого
вещества (н. у.) составляет 1,875 г/л.

Известно, что в результате присоединения хлороводорода
к этому веществу образуется только одно монохлорпроизводное.

На основании данных условия задания:

1) произведите вычисления, необходимые для установления
молекулярной формулы органического вещества;

2) запишите молекулярную формулу исходного органического
вещества;

3) составьте структурную формулу этого вещества, которая
однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;

4) напишите уравнение реакции этого вещества с
хлороводородом.

Пояснение.

1) Найдем количество вещества продуктов сгорания:

кислород отсутствует; вещество — углеводород

2) Установим молекулярную формулу вещества:

простейшая
формула

Значит, молекулярная формула вещества — .

3) Приведем структурную формулу вещества:

—
циклопропан или пропен. Циклопропан образует только одно хлоропроизводное в
реакции с хлороводородом:

4) Составим уравнение реакции вещества с хлороводородом:

14. При сжигании паров углеводорода было получено 20,16 л (н. у.)
углекислого газа и 7,2 г воды. При окислении углеводорода горячим подкисленным
раствором перманганата калия образуется терефталевая (бензол-1,4-дикарбоновая)
кислота. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его
структуру. Напишите уравнение описанной реакции с перманганатом калия.

Пояснение.

Вариант ответа:

1) Найдены количества углекислого газа и воды:

2) Определена молекулярная формула углеводорода.

Из условия следует, что углеводород – ароматический и содержит
одно бензольное кольцо, следовательно простейшая формула совпадает
с молекулярной формулой.

3) Изображена структурная формула.

До терефталевой кислоты окисляется ароматический углеводород,
имеющий две боковые цепи в пара-положении относительно друг друга. Подсчет
атомов водорода приводит к выводу о том, что в одной из цепей – тройная связь.

4) Написано уравнение реакции с перманганатом калия:

15. При гидратации 31,50 г этиленового углеводорода образовалось 23,76
г органического вещества. Выход продукта составил 60 %. Определите молекулярную
формулу углеводорода и установите его структуру, если известно, что при его
жёстком окислении перманганатом калия образуются кетон и кислота. Напишите
уравнение реакции углеводорода с водой, в уравнении изобразите структурные
формулы органических веществ.

Пояснение.

1) Написано уравнение реакции гидратации в общем виде:

2) Определена молекулярная формула углеводорода:

Молекулярная формула углеводорода —

(Возможен и другой способ вывода молекулярной формулы по массам
реагента и продукта)

3) Изображена структурная формула.

При окислении образуются кетон и кислота, следовательно углеродный
скелет разветвлённый, а двойная связь находится в середине цепи:

4) Написано уравнение реакции с водой:

Источник

С задачами на вывод химической формулы вещества учащиеся встречаются при прохождении программы химии с 8 по 11 классы. К тому же, данный тип задач довольно часто встречается в олимпиадных заданиях, контрольно – измерительных материалах ЕГЭ (части В и С). Диапазон сложности данных задач достаточно широк. Как показывает опыт, у школьников часто возникают затруднения уже на первых этапах решения при выводе молярной массы вещества.

В данной разработке предлагаются задачи на нахождение формулы вещества, исходя из разных параметров в условиях. В представленных задачах приведены различные способы нахождения молярной массы вещества. Задачи составлены таким образом, чтобы учащиеся могли освоить оптимальные методы и различные варианты решения. Наглядно демонстрируются наиболее общие приёмы решений. Для учащихся предлагаются решённые задачи по принципу нарастания сложности и задачи для самостоятельного решения.

Таблица 1

Вывод химической формулы вещества:	Номер задачи (пример решения)	Вычисление молярной массы вещества	Задачи для самостоятельного решения
— на основании массовых долей (%) атомов элементов	1	M, где n — число атомов	Определить химическую формулу соединения, имеющего состав: натрий – 27,06%; азот – 16,47 %; кислород – 57,47%. Ответ: NaNO₃
— на основании массовых долей (%) атомов элементов и плотности соединения	2	М (CхНу) = D(Н2) ·М (Н2)	Относительная плотность паров органического кислородсодержащего соединения по кислороду равна 3, 125. Массовая доля углерода равна 72%, водорода – 12 %. Выведите молекулярную формулу этого соединения. Ответ:C₆H₁₂О
— по плотности вещества в газообразном состоянии	3	М (в-ва) = ρ · М (газообр. в-ва)	Относительная плотность паров предельного альдегида по кислороду равна 1,8125. Выведите молекулярную формулу альдегида. Ответ: C₃Н₆О
— на основании массовых долей (%) атомов элементов и массе соединения	4	М находится по соотношению, или M	Углеводород содержит 81,82 % углерода. Масса 1 л. этого углеводорода (н.у.) составляет 1,964 г. Найдите молекулярную формулу углеводорода. Ответ: C₃Н₈
— по массе или объёму исходного вещества и продуктам горения	5	М (в-ва)=Vm·ρ	Относительная плотность паров кислородсодержащего органического соединения по гелию равна 25,5. При сжигании 15,3 г. этого вещества образовалось 20,16 л. СО₂ и 18,9 г. Н₂О. Выведите молекулярную формулу этого вещества.Ответ: C₆H₁₄О

Приводится пример решения задачи № 6 на применение уравнения Менделеева – Клайперона

Задача № 1

Массовая доля кислорода в одноосновной аминокислоте равна 42,67%. Установите молекулярную формулу кислоты.

Дано:
w (О) = 42,67%

Решение:
Рассчитать молярную массу кислоты C_nН_2n (N Н₂) CОOH
w (О) =

M кислоты = 75 (г/моль)
Найти число атомов углерода в молекуле кислоты и установить её формулу М = 12 n + 2 n + 16 + 45 =75
14 n = 14, n = 1
Ответ: формула кислоты NН₂CН₂CОOH
М (NН₂CН₂ CОOH) = 75 г/моль

Вывести формулу соединения
C_nН_2n (N Н₂) CОOH

Вернуться к табл.1

Задача № 2

Относительная плотность углеводорода по водороду, имеющего состав: w(С) = 85,7 %; w (Н) = 14,3 %, равна 21. Выведите молекулярную формулу углеводорода.

Дано:
w (С) = 85,7 %
w (Н) = 14,3 %
D Н2 (CхНу) = 21

Решение:

Находим относительную молярную массу углеводорода, исходя из величины его относительной плотности: М (CхНу)= D (Н₂) ·М (Н₂)

М (CхНу)= 21 · 2 = 42

m(С) = 42г. /100% · 85, 7 %= 36 г.

m (Н) = 42г. /100% · 14,3 %= 6 г.
Находим количество вещества атомов углерода и водорода
n (С) = 36г :12 г/моль = 3 моль
n (Н) = 6г.: 1 г/моль = 6 моль

Ответ: истинная формула вещества C₃Н₆.

Вывести формулу соединения
CхНу- ?

Вернуться к табл.1

Задача № 3

Определите молекулярную формулу алкана, если известно, что его пары в 2,5 раза тяжелее аргона.

Дано: Пары алкана в 2,5 раза тяжелее аргона	Решение: По относительной плотности можно найти молярную массу алкана: М _{(C n Н 2 n + 2)} = 14 n + 2 = 2,5 · М(Ar) = 100 г/моль Откуда n = 7. Ответ: формула алкана C₇Н₁₄
Вывести формулу алкана C n Н₂ n + ₂

Вернуться к табл.1

Задача № 4

Массовая доля углерода в соединении равна 39,97 %, водорода 6, 73 %, кислорода 53,30 %. Масса 300 мл. (н.у.) этого соединения равна 2,41 г. Выведите молекулярную формулу этого вещества.

Дано:
w (С) = 39,97 %
w (Н) = 6,73 %
w (0) = 53,30 %
Vн.у. (CхHуОz) = 300 мл.
m (CхHуОz) = 2,41 г.

Решение:
Для расчёта выбираем 100г. соединения. Тогда масса углерода равна 39,97 г; водорода 6,73 г; кислорода 53,30 г.
1. Определяем количество вещества:
n (С) = 39,97г :12 г/моль = 3,33 моль
n (Н) = 6,73г.: 1,008 г/моль = 6,66 моль
n (0) = 53,3г.: 16 г/моль = 3,33 моль
Определяем наименьшее общее кратное – 3,33.
n (С) : n (Н) : n (0) = 1 : 2 : 1
Простейшая формула соединения – CH₂О
М (CH2О) = 30 г/моль
Определяем молярную массу соединения по соотношению:
0,3 л. – 2,41 г.
22,4 л. – х г.
х = (22,4 · 2,41)/0,3 = 180
Или по формуле М= Vm · m/ V
К = 180 : 30 = 6
Определяем молекулярную формулу соединения, умножая стехиометрические коэффициенты в простейшей формуле на 6.
Ответ: искомая формула — C₆H₁₂О₆

Вывести формулу соединения
CхНуОz- ?

Вернуться к табл.1

Задача № 5

Какова молекулярная формула углеводорода, имеющего плотность 1,97 г/л, если при сгорании 4,4 г. его в кислороде образовалось 6,72 л. СО2 и 7,2 г. Н2О.

Дано:
M (CхHу) = 4,4 г.
ρ (н.у.) = 1,97 г/л
V (СО2) = 6,72 л.
m (Н2О) = 7,2 г.

Решение:
1. Находим относительную молярную массу углеводорода, исходя из величины его относительной плотности:
М (CхHу) = Vm · ρ
М (CхHу) = 22,4л/моль · 1,97г/л = 44г/моль
2. Записываем в алгебраическом виде уравнение реакции горения газа, выразив коэффициенты через х и у.

Составляем пропорции:
4,4 / 44 = 6, 72/ х · 22,4
х = 44 · 6, 72/ 4,4 · 22,4 = 3
у = 44 · 7,2/ 4,4 · 9 = 8
Формула соединения C₃H₈; М (C₃H₈) = 44 г/моль
Ответ: молекулярная формула соединения C₃H₈

Вывести формулу
CхHу — ?

Вернуться к табл.1

Задача № 6

Соединение содержит 62,8% S и 37,2% F. Масса 118 мл данного соединения при 70 и 98,64 КПа равна 0,51 г. Вывести формулу соединения.

Дано:
w (S) = 62,8 %
w (F) = 37,2 %
m (CхHу) = 0,51 г
V (CхHу) = 118 мл.
Т = 70
Р = 98,64 кПа

Решение:

Определяем простейшую формулу соединения:

n(S) : n(F) = 62,80/32 : 37,2/19 = 1,96 : 1,96 = 1 : 1
Простейшая формула S F

Находим молярную массу соединения:

M= (0, 51 · 8,31 · 280)/(98,64 ·103·118 ·10-6) = =101,95 г/моль.

М (S F) = 51 101,95: 51 = 2

Следовательно, формула соединения S₂ F₂

Ответ: S₂F₂

Вывести формулу соединения
SхFу — ?

Вернуться к табл.1

Источник