Вправа 1 Як визначити молярну або відносну молекулярну масу газуватої речовини за її відносною густиною за іншим газом?
M(газу1)=D(газу1)•M(газу2) або Mr(газу1)=D(газу1)•Mr(газу2)
За її абсолютною густиною? M(газу)=ρ(газу):Vm
Вправа 2 Проаналізуйте загальні формули вуглеводнів різних гомологічних рядів, наведені на схемі (рис. 5.1). Складіть у загальному вигляді формули для обчислення індексу n для вуглеводнів кожного із цих гомологічних рядів за відомою відносною молекулярною масою.
Для формули С2H6: 12n+1•(2n+2)=30
Для формули С2H4: 12n+1•2n=28
Для формули С2H2: 12n+1•(2n-2)=26
Для формули С6H12: 12n+1•2n=84
Для формули С6H6: 12n+1•(2n-6)=78
Вправа 3 За даними щодо вуглеводнів, наведеними в таблиці 6.1, складіть повні умови задач двох типів й розв’яжіть задачі.
Завдання 1
Задача Виведіть молекулярну формулу алкану, відносна густина якого за воднем – 15.
Відомо: DH2(CnH2n+2)=15
Знайти: n-?
Розв'язування
Mr(CnH2n+2)=DH2(CnH2n+2)•Mr(H2)=15•2=30
Mr(CnH2n+2)=n•Ar(C)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2=14n+2
14n+2=30, n=(30-2):14=2, отже, формула алкану С2Н6
Відповідь: C2H6
Задача Виведіть молекулярну формулу алкану, густина якого становить – 1,34 г/л
Відомо: ρ(CnH2n+2)=1,34 г/л
Знайти: n-?
Розв'язування
M(CnH2n+2)=ρ(CnH2n+2)•Vm=1,34 г/л •22,4 л/моль=30 г/моль
Mr(CnH2n+2)=30
Mr(CnH2n+2)=n•Ar(C)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2=14n+2
14n+2=30, n=(30-2):14=2, отже, формула алкану С2Н6
Відповідь: C2H6
Завдання 2
Задача Виведіть молекулярну формулу алкену, відносна густина якого за киснем – 1,75.
Відомо: DО2(CnH2n)=1,75
Знайти: n-?
Розв'язування
Mr(CnH2n)=DО2(CnH2n)•Mr(О2)=1,75•32=56
Mr(CnH2n)=n•Ar(C)+2n•Ar(H)=12n+2n=14n
14n=56, n=56:14=4, отже, формула алкену С4Н8
Відповідь: C4H8
Задача Виведіть молекулярну формулу алкену, густина якого становить – 2,5 г/л
Відомо: ρ(CnH2n)=2,5 г/л
Знайти: n-?
Розв'язування
M(CnH2n)=ρ(CnH2n)•Vm=2,5 г/л •22,4 л/моль=56 г/моль
Mr(CnH2n)=56
Mr(CnH2n)=n•Ar(C)+2n•Ar(H)=12n+2n=14n
14n=56, n=56:14=4, отже, формула алкену С4Н8
Відповідь: C4H8
Завдання 3
Задача Виведіть молекулярну формулу алкіну, відносна густина якого за повітрям – 0,9.
Відомо: Dповітря(CnH2n-2)=0,9
Знайти: n-?
Розв'язування
Mr(CnH2n-2)=Dповітря(CnH2n-2)•Mr(повітря)=0,9•29=26
Mr(CnH2n-2)=n•Ar(C)+(2n-2)•Ar(H)=12n+(2n-2)n=14n-2
14n-2=26, n=(26+2):14=2, отже, формула алкіну С2Н2
Відповідь: C2H2
Задача Виведіть молекулярну формулу алкену, густина якого становить – 1,16 г/л
Відомо: ρ(CnH2n)=1,16 г/л
Знайти: n-?
Розв'язування
M(CnH2n)=ρ(CnH2n)•Vm=1,16 г/л •22,4 л/моль=26 г/моль
Mr(CnH2n)=26
Mr(CnH2n)=n•Ar(C)+(2n-2)•Ar(H)=12n+2n-2=14n-2
14n-2=26, n=(26+2):14=2, отже, формула алкіну С2Н2
Відповідь: C2H2
Вправа 4 Виведіть молекулярну формулу вуглеводню, відносна густина за воднем якого дорівнює 22, а масова частка Карбону в ньому – 81,82%.
Відомо: DH2(CxHy)=22, ω(С)=81,82%, або 0,8182
Знайти: СхНу-?
Розв'язування
І спосіб
Mr(CхHу)=DН2(CхHу)•Mr(Н2)=22•2=44
З формули обчислення масової частки Карбону ω(С)=х•Ar(С)/Mr(CxHy) знаходимо число атомів Карбону:
х=ω(С)•Mr(CxHy):Ar(C)=0,8182•44:12=3
Знаходимо масову частку Гідрогену у складі вуглеводню:
ω(Н)=1-ω(О)=1-0,8182=0,1818
З формули обчислення масової частки Гідрогену ω(H)=y•Ar(H)/Mr(CxHy) знаходимо число атомів Гідрогену:
у=ω(Н)•Mr(CxHy):Ar(Н)=0,1818•44:1=8
Отже, формула вуглеводню С3Н8
ІІ спосіб
ω(Н)=100%-ω(О)=100%-81,82%=18,18%
Нехай маса сполуки 100 г. Тоді маса Карбону в ньому 81,82 г, а Гідрогену - 18,18 г
1. Обчислюємо кількість речовини кожного з хімічних елементів у сполуці масою 100 г:
n(С)=m(C):M(C)=81,82 г : 12 г/моль=6,81 моль
n(H)=m(Н):М(H)=18,18 г : 1 г/моль=18,18 моль
2. Знаходимо співвідношення індексів у найпростішій формулі:
х:у=n(C):n(H)=6,81:18,18
Якщо співвідношення між атомами виражене не цілими, а дробовими числами, то вважаємо, що менше число дорівнює одиниці, а більше число ділимо на нього. Тоді
n(C):n(H)=6,81/6,81 : 18,18/6,81=1:2,6
Для того щоб у співвідношенні були найменші цілі числа, помножимо обидва числа на 3:
x:y=(1•3):(2,6•3)=3:7,8≈3:8
3. Уточнюємо істинну формулу.
Найпростіша формула C3H8. Формулі відповідає молярна маса 44 г/моль. Отже, найпростіша формула речовини збігається з її істинною (молекулярною) формулою.
Відповідь:C3H8
Вправа 5 Виведіть молекулярну формулу вуглеводню, відносна густина пари якого за повітрям дорівнює 3,45, а масова частка Гідрогену в ньому – 16%.
Відомо: Dповітря(CxHy)=3,45, ω(Н)=16%, або 0,16
Знайти: СхНу-?
Розв'язування
І спосіб
Mr(CхHу)=Dповітря(CхHу)•Mr(повітря)=3,45•29=100
З формули обчислення масової частки Карбону ω(С)=х•Ar(С)/Mr(CxHy) знаходимо число атомів Карбону:
х=ω(С)•Mr(CxHy):Ar(C)=0,84•100:12=7
Знаходимо масову частку Гідрогену у складі вуглеводню:
ω(С)=1-ω(Н)=1-0,16=0,84
З формули обчислення масової частки Гідрогену ω(H)=y•Ar(H)/Mr(CxHy) знаходимо число атомів Гідрогену:
у=ω(Н)•Mr(CxHy):Ar(Н)=0,16•100:1=16
Отже, формула вуглеводню С7Н16
ІІ спосіб
ω(С)=100%-ω(Н)=100%-16%=84%
Нехай маса сполуки 100г.Тоді маса Карбону в ньому 84г, а Гідрогену - 16г
1. Обчислюємо кількість речовини кожного з хімічних елементів у сполуці масою 100 г:
n(С)=m(C):M(C)=84 г : 12 г/моль=7 моль
n(H)=m(Н):М(H)=16 г : 1 г/моль=16 моль
2. Знаходимо співвідношення індексів у найпростішій формулі:
х:у=n(C):n(H)=7:16
3. Уточнюємо істинну формулу.
Найпростіша формула C7H16. Формулі відповідає молярна маса 100 г/моль. Отже, найпростіша формула речовини збігається з її істинною (молекулярною) формулою.
Відповідь:C7H16
Вправа 6 Обчисліть масову частку Карбону або Гідрогену у вуглеводнях, молекулярні формули яких ви вивели, виконавши завдання 3. Складіть повні умови задач на виведення молекулярних формул вуглеводнів за масовою часткою Карбону або Гідрогену й відомостей щодо густин (відносної або абсолютної) цих сполук. Перетворіть повні умови задач, які ви склали, на скорочені й розв’яжіть їх.
Задача 1 Виведіть молекулярну формулу вуглеводню, відносна густина за повітрям якого дорівнює 0,9, а масова частка Карбону в ньому – 92,3%.
Дано: Dповітря(CxHy)=0,9, ω(С)=92,3%, або 0,923
Знайти: СхНу-?
Розв'язування
І спосіб
Mr(CхHу)=Dповітря(CхHу)•Mr(повітря)=0,9•29=26
З формули обчислення масової частки Карбону ω(С)=х•Ar(С)/Mr(CxHy) знаходимо число атомів Карбону:
х=ω(С)•Mr(CxHy):Ar(C)=0,923•26:12=2
Знаходимо масову частку Гідрогену у складі вуглеводню:
ω(Н)=1-ω(С)=1-0,923=0,077
З формули обчислення масової частки Гідрогену ω(H)=y•Ar(H)/Mr(CxHy) знаходимо число атомів Гідрогену:
у=ω(Н)•Mr(CxHy):Ar(Н)=0,077•26:1=2
Отже, формула вуглеводню С2Н2
ІІ спосіб
ω(Н)=100%-ω(С)=100%-92,3%=7,7%
Нехай маса сполуки 100 г. Тоді маса Карбону в ньому 92,3 г, а Гідрогену - 7,7 г
1. Обчислюємо кількість речовини кожного з хімічних елементів у сполуці масою 100 г:
n(С)=m(C):M(C)=92,3 г : 12 г/моль=7,7 моль
n(H)=m(Н):М(H)=7,7 г : 1 г/моль=7,7 моль
2. Знаходимо співвідношення індексів у найпростішій формулі:
х:у=n(C):n(H)=7,7:7,7=1:1
3. Уточнюємо істинну формулу.
Найпростіша формула CH
Mr(CH)=Ar(C)+Ar(H)=12+1=13
Mr(CхHу):Mr(СН)=26:13=2, тому подвоюємо число атомів і отримуємо істинну формулу С2Н2
Відповідь:C2H2
Аналогічно розв'язуємо для решти задач вправи 3