Как вывести молекулярную формулу углеводорода по массовым долям

Методы решения задач по химии. Задачи на вывод химической формулы вещества

Разделы: Химия

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.

Вывод химической формулы вещества:

Номер задачи
(пример решения)

Вычисление молярной массы вещества

Задачи для самостоятельного решения

— на основании массовых долей (%) атомов элементов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

М (CхНу)= 21 · 2 = 42

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- ?

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

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- ?

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 — ?

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

1. Определяем простейшую формулу соединения:

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

1. Находим молярную массу соединения:

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

Следовательно, формула соединения S₂ F₂

Источник

Задачи на вывод молекулярной формулы углеводородов (алгоритмы)

Предлагаются алгоритмы решения задач на вывод молекулярной формулы углеводородов и образцы решения.

Просмотр содержимого документа
«Задачи на вывод молекулярной формулы углеводородов (алгоритмы)»

Анна Валерьевна Дзенис

Задачи на вывод молекулярной формулы углеводородов

I. По массовым долям элементов

1) Пусть имеется углеводород С_хН_у, тогда ω%(C) – массовая доля углерода ,

преобразуя эту формулу, можно выразить «х» — число атомов углерода: .

Аналогично: ,

преобразуем эту формулу, выражая число атомов водорода («у»):

.

[Примечание: если по условию задачи известна массовая доля только одного элемента, то массовую долю второго элемента можно определить из формулы: .]

2) Относительную молекулярную массу углеводорода можно вычислить, зная величину относительной плотности данного углеводорода по какому-либо газу «А» (водород, кислород, гелий, азот или воздух и др):

гдеD_А(С_хН_у) — относительная плотность газообразного углеводорода С_хН_у по газу «А»; Mr ср.(воздуха) =29

Задача-образец: Определите молекулярную формулу углеводорода, содержащего 84% углерода, если относительная плотность данного вещества по азоту = 3,57.

Источник

Нахождение молекулярной формулы вещества (часть С)

Теория к заданию 35 из ЕГЭ по химии

Нахождение молекулярной формулы вещества

Нахождение химической формулы вещества по массовым долям элементов

Массовая доля элемента — это отношение его массы к общей массе вещества, в состав которого он входит:

Массовая доля элемента ($W$) выражается в долях единицы или в процентах.

Задача 1. Элементарный состав вещества следующий: массовая доля железа $72.41%$, массовая доля кислорода $27.59%$. Выведите химическую формулу.

1. Для расчетов выбираем массу оксида $m$(оксида)$=100$ г. Тогда массы железа и кислорода будут следующими:

2. Количества вещества железа и кислорода равны соответственно:

3. Находим соотношение количества веществ железа и кислорода:

$ν(Fe) : ν(O)=1.29 : 1.72.$

Меньшее число принимаем за $1 (1.29=1)$ и находим:

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

$Fe : O=1 : 1.33=2 : 2.66=3·3.99=3 : 4$.

5. Подставляем найденные числа и получаем формулу оксида:

$Fe : O=3 : 4$, т. е. формула вещества $Fe_3O_4$.

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

Задача 2. Массовая доля углерода в углеводороде составляет $80 %$. Относительная плотность углеводорода по водороду составляет $15$.

1. Обозначим формулу вещества $C_H_$.

2. Найдем число молей атомов углерода и водорода в $100$ г данного соединения:

3. Отношение между атомами:

$x : y=6.6 : 20=1 : 3$, или $2 : 6$.

Простейшая формула вещества $CH_3$.

4. Определяем молекулярную массу углеводорода по относительной плотности ее паров.

5. Вычисляем относительную молекулярную массу углеводорода по простейшей формуле:

6. Значения $M_x$ и $M_r$ не совпадают, $M_r=<1>/<2>M_x$, следовательно, формула углеводорода $C_2H_6$.

Ответ: молекулярная формула углеводорода $C_2H_6$ — этан.

3. Отношение между атомами:

5. Молярная масса может быть представлена в виде:

$M_r(C_xH_y)=A_r(C)_x+A_r(H)_y; M_r(C_xH_y)=12x+y$ или $30=12x+1y$.

6. Решаем систему двух уравнений с двумя неизвестными:

Ответ: формула $C_2H_6$ — этан.

Нахождение химической формулы вещества по данным об исходном веществе и о продуктах его сгорания (по уравнению химической реакции)

Задача 3. Найдите молекулярную формулу углеводорода, имеющего плотность $1.97$ г/л, если при сгорании $4.4$ г его в кислороде образуется $6.72$ л оксида углерода (IV) (н. у.) и $7.2$ г воды.

1. Напишем схему уравнения горения углеводорода

2. Вычисляем молярную массу $C_xH_y·M=ρ·V_m$,

$M=1.97$ г/л$·22.4$ л/моль$=44$ г/моль.

Относительная молекулярная масса $M_r=44$.

3. Определяем количество вещества:

4. Используя величину молярного объема, находим:

6. Следовательно: $ν(C_xH_y) : ν(CO_2) : νH_2O=0.1$ моль $: 0.3$ моль $: 0.4$ моль или $1 : 3 : 4$, что должно соответствовать коэффициентам в уравнении и позволяет установить число атомов углерода и водорода:

Окончательный вид уравнения:

Ответ: формула углеводорода $C_3H_8$ — пропан.

Источник