Інші завдання дивись тут...

Вправа 1 У чому суть кількісного елементного аналізу? Для органічних речовин він полягає в руйнуванні їх шляхом спалювання та подальшого кількісного вловлювання продуктів згоряння

 

Вправа 2 У які способи можна вивести молекулярну формулу органічної речовини? Не лише за масовими частками хімічних елементів, а ще й за масою, об’ємом або кількістю речовини реагентів чи продуктів реакції. 

 

Вправа 3 Холодоагент – робоча речовина холодильної машини. Він під час кипіння або в процесі розширення забирає теплоту від охолоджуваного об’єкта й після стиснення передає її охолоджувальному середовищу (воді, повітрю тощо). Однією з важливих вимог до сучасних холодоагентів є їхня нешкідливість для довкілля, зокрема озонового шару. Визначте молекулярні формули вуглеводнів-­холодоагентів за даними, наведеними в таблиці. 

а) Відомо: холодоагент R290,  D_H2(R290)=22, m(R290)=44 г,

V(СO₂)=6,72 л, m(H₂O)=7,2 г

Знайти: формулу холодоагента -?

Розв'язування

При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. 

Обчислюємо кількості речовини продуктів реакції:

n(CO₂)=V(CO₂):V_M=6,72 л : 22,4 л/моль=0,3 моль

M_r(H₂O)=2•A_r(H)+A_r(C)=2•1+16=18, тому М(Н₂О)=18 г/моль

n(H₂O)=m(H₂O):M(H₂O)=7,2 г : 18 г/моль=0,4 моль

Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції:

n(C)=n(CO₂)=0,3 моль

n(H)=2•n(H₂O)=2•0,4 моль=0,8 моль

Oбчислюємо масу атомів Карбону і Гідрогену:

m(С)=n(C)•M(C)=0,3 моль • 12 г/моль=3,6 г

m(H)=n(H)•M(H)=0,8 моль • 1 г/моль=0,8 г

Оскільки m(C)+m(H)=3,6 г + 0,8 г = 4,4 г, то до складу холодоагента входять тільки атоми Карбону і Гідрогену

Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:

n(C):n(H)=0,3:0,8=3:8, отже, найпростіша формула С₃Н₈

Знаходимо істинну формулу.

M_r(C₃H₈)=3•A_r(C)+8•A_r(H)=3•12+8•1=44, тому M(C₃H₈)=44 г/моль

M(R290)=D_H2(R290)•M(H₂)=22•2 г/моль=44 г/моль

Отже, найпростіша формула речовини збігається з її істинною формулою, тому холодоагент R290 має формулу С₃Н₈

Відповідь: С₃Н₈

 

б) Відомо: холодоагент R1150,  D_H2(R1150)=14, m(R1150)=280 г,

V(СO₂)=448 л, m(H₂O)=360 г

Знайти: формулу холодоагента -?

Розв'язування

При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. 

Обчислюємо кількості речовини продуктів реакції:

n(CO₂)=V(CO₂):V_M=448 л : 22,4 л/моль=20 моль

M_r(H₂O)=2•A_r(H)+A_r(C)=2•1+16=18, тому М(Н₂О)=18 г/моль

n(H₂O)=m(H₂O):M(H₂O)=360 г : 18 г/моль=20 моль

Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції:

n(C)=n(CO₂)=20 моль

n(H)=2•n(H₂O)=2•20 моль=40 моль

Oбчислюємо масу атомів Карбону і Гідрогену:

m(С)=n(C)•M(C)=20 моль • 12 г/моль=240 г

m(H)=n(H)•M(H)=40 моль • 1 г/моль=40 г

Оскільки m(C)+m(H)=240 г + 40 г = 280 г, то до складу холодоагента входять тільки атоми Карбону і Гідрогену

Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:

n(C):n(H)=20:40=1:2, отже, найпростіша формула СН₂

Знаходимо істинну формулу.

M_r(CH₂)=A_r(C)+2•A_r(H)=12+2•1=14, тому M(CH₂)=14 г/моль

M(R1150)=D_H2(R1150)•M(H₂)=14•2 г/моль=28 г/моль

M(R1150):M(CH₂)=28:14=2, тому індекси у найпростішій формулі треба збільшити удвічі. Отже, холодоагент R1150 має формулу С₂Н₄ 

Відповідь: С₂Н₄

 

в) Відомо: холодоагент R1270,  D_H2(R1270)=21, m(R1270)=84 г,

V(СO₂)=134,4 л, m(H₂O)=108 г

Знайти: формулу холодоагента -?

Розв'язування

При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. 

Обчислюємо кількості речовини продуктів реакції:

n(CO₂)=V(CO₂):V_M=134,4 л : 22,4 л/моль=6 моль

M_r(H₂O)=2•A_r(H)+A_r(C)=2•1+16=18, тому М(Н₂О)=18 г/моль

n(H₂O)=m(H₂O):M(H₂O)=108 г : 18 г/моль=6 моль

Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції:

n(C)=n(CO₂)=6 моль

n(H)=2•n(H₂O)=2•6 моль=12 моль

Oбчислюємо масу атомів Карбону і Гідрогену:

m(С)=n(C)•M(C)=6 моль • 12 г/моль=72 г

m(H)=n(H)•M(H)=12 моль • 1 г/моль=12 г

Оскільки m(C)+m(H)=72 г + 12 г = 84 г, то до складу холодоагента входять тільки атоми Карбону і Гідрогену

Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:

n(C):n(H)=6:12=1:2, отже, найпростіша формула СН₂

Знаходимо істинну формулу.

M_r(CH₂)=A_r(C)+2•A_r(H)=12+2•1=14, тому M(CH₂)=14 г/моль

M(R1270)=D_H2(R1270)•M(H₂)=21•2 г/моль=42 г/моль

M(R1270):M(CH₂)=42:14=3, тому індекси у найпростішій формулі треба збільшити у 3 рази. Отже, холодоагент R1270 має формулу С₃Н₆

Відповідь: С₃Н₆

 

г) Відомо: холодоагент R600а,  D_H2(R600а)=29, m(R600а)=23,2 г,

V(СO₂)=35,84 л, m(H₂O)=36 г

Знайти: формулу холодоагента -?

Розв'язування

При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. 

Обчислюємо кількості речовини продуктів реакції:

n(CO₂)=V(CO₂):V_M=35,84 л : 22,4 л/моль=1,6 моль

M_r(H₂O)=2•A_r(H)+A_r(C)=2•1+16=18, тому М(Н₂О)=18 г/моль

n(H₂O)=m(H₂O):M(H₂O)=36 г : 18 г/моль=2 моль

Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції:

n(C)=n(CO₂)=1,6 моль

n(H)=2•n(H₂O)=2•2 моль=4 моль

Oбчислюємо масу атомів Карбону і Гідрогену:

m(С)=n(C)•M(C)=1,6 моль • 12 г/моль=19,2 г

m(H)=n(H)•M(H)=4 моль • 1 г/моль=4 г

Оскільки m(C)+m(H)=19,2 г+4 г=23,2 г, тому до складу холодоагента входять тільки атоми Карбону і Гідрогену

Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:

n(C):n(H)=1,6:4=2:5, отже, найпростіша формула С₂Н₅

Знаходимо істинну формулу.

M_r(C₂H₅)=2•A_r(C)+5•A_r(H)=2•12+5•1=29, тому M(C₂H₅)=29 г/моль

M(R600а)=D_H2(R600а)•M(H₂)=29•2 г/моль=58 г/моль

M(R600а):M(C₂H₅)=58:29=2, тому індекси у найпростішій формулі треба збільшити удвічі. Отже, холодоагент R600а має формулу С₄Н₁₀

Відповідь: С₄Н₁₀

 

Вправа 4 Унаслідок згоряння органічної речовини Х масою 120 г утворилися карбон (IV) оксид об’ємом 99,6 л (н.у.) і вода масою 72 г. Визначте молекулярну формулу речовини, відносна густина пари якої за воднем дорівнює 15.

Відомо: речовина Х,  D_H2(Х)=15, m(Х)=120 г, V(СO₂)=99,6 л, m(H₂O)=72 г

Знайти: формулу речовини Х -?

Розв'язування

При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. 

Обчислюємо кількості речовини продуктів реакції:

n(CO₂)=V(CO₂):V_M=99,6 л : 22,4 л/моль=4,45 моль

M_r(H₂O)=2•A_r(H)+A_r(C)=2•1+16=18, тому М(Н₂О)=18 г/моль

n(H₂O)=m(H₂O):M(H₂O)=72 г : 18 г/моль=4 моль

Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції:

n(C)=n(CO₂)=4,45 моль

n(H)=2•n(H₂O)=2•4 моль=8 моль

Oбчислюємо масу атомів Карбону і Гідрогену:

m(С)=n(C)•M(C)=4,45 моль • 12 г/моль=53,4 г

m(H)=n(H)•M(H)=4 моль • 1 г/моль=4 г

Оскільки m(C)+m(H)=53,4 г+8 г=61,4 г. Порівнявши її з масою речовини Х, доходимо висновку, що до її складу, окрім Карбону й Гідрогену, входить Оксиген.

Oбчислюємо кількість речовини атомів Оксигену:

m(O)=m(X)-(m(C)+m(H))=120 г-61,4 г=58,6 г

n(O)=m(O):M(O)=58,6 г : 16 г/моль=3,66 моль

Знаходимо співвідношення атомів Карбону, Гідрогену та Оксигену:

n(C):n(H):n(O)=4,45:8:3,66

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):n(O)=4,45/3,66 : 8/3,66 : 3,66/3,66=1:2:1, отже, найпростіша формула СН₂О

Знаходимо істинну формулу.

M_r(CH₂О)=A_r(C)+2•A_r(H)+A_r(O)=12+2•1+16=30, тому M(CH₂O)=30 г/моль

M(X)=D_H2(X)•M(H₂)=15•2=30 г/моль

Отже, найпростіша формула речовини збігається з її істинною формулою, тому речовина Х має формулу СН₂O, або HCHО

Відповідь: СН₂О, або НСНО

 

Вправа 5 На спалювання алкану витратили кисень об’ємом 145,6 л (н. у.). Визначте молекулярну формулу алкану. Складіть структурні формули його ізомерів.

Відомо: V(O₂)=145,6 л

Знайти: формулу C_nH_2n+2-?

Розв'язування

Знаходимо кількість речовини кисню, витраченого на спалювання алкану:

n(O₂) =V(O₂):V_m=145,6 л : 22,4 л/моль=6,5 моль

Записуємо рівняння реакції горіння алкану у загальному вигляді:

C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ -> nCO₂ + (n+1)H₂O

Складемо й розв’яжемо рівняння:

(3n + 1)/2=6,5

3n + 1=2•6,5

3n + 1=13

n=(13-1):3

n=4

Отже, молекулярна формула алкану С₄Н₁₀

Відповідь: С₄Н₁₀

Ізомери бутану:

СН3—СН2—СН2—СН3      н-бутан

СН3—СН—СН3        |               СН3 2-метилпропан

Вправа 6 ДДТ – класичний приклад інсектициду й чи не найвідоміший стійкий органічний забруднювач довкілля. Складником цієї речовини, окрім Карбону й Гідрогену, є Хлор. Виведіть молекулярну формулу ДДТ, якщо внаслідок повного окиснення зразка цієї сполуки утворилися карбон (IV) оксид об’ємом 31,36 л, вода масою 3,6 г і гідроген хлорид об’ємом 11,2 л. Відносна молекулярна маса ДДТ становить 354,5.

Відомо: речовина ДДТ, M_r(ДДТ)=354,5, V(СO₂)=31,36 л,

m(H₂O)=3,6 г, m(HCl)=11,2 л

Знайти: формулу речовини ДДТ -?

Розв'язування

При згорянні органічної сполуки ДДТ всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, всі атоми Хлору - у молекули гідроген хлориду, а всі атоми Гідрогену у молекули води і молекули гідроген хлориду.

Обчислюємо кількості речовини продуктів реакції:

n(CO₂)=V(CO₂):V_M=31,36 л : 22,4 л/моль=1,4 моль

M_r(H₂O)=2•A_r(H)+A_r(C)=2•1+16=18, тому М(Н₂О)=18 г/моль

n(H₂O)=m(H₂O):M(H₂O)=3,6 г : 18 г/моль=0,2 моль

n(HCl)=V(HCl):V_M=11,2 л : 22,4 л/моль=0,5 моль

Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону, Гідрогену і Хлору в продуктах реакції:

n(C)=n(CO₂)=1,4 моль

n(Cl)=n(HCl)=0,5 моль

n₁(H)=2•n(H₂O)=2•0,2 моль=0,4 моль

n₂(H)=n(HCl)=0,5 моль

n(H)=n₁(H)+n₂(H)=0,4 моль + 0,5 моль = 0,9 моль

Знаходимо співвідношення атомів Карбону, Гідрогену та Хлору:

n(C):n(H):n(Cl)=1,4:0,9:0,5

Для того щоб у співвідношенні були найменші цілі числа, помножимо ці числа на 10:

n(C):n(H):n(Cl)=(1,4•10):(0,9•10):(0,5•10)=14:9:5, отже, найпростіша формула С₁₄Н₉Cl₅

Знаходимо істинну формулу.

M_r(C₁₄H₉Cl₅)=14•A_r(C)+9•A_r(H)+5•A_r(Cl)=14•12+9•1+5•16=354,5

За умовою задачі M_r(ДДТ)=354,5

Отже, найпростіша формула речовини збігається з її істинною формулою, тому речовина ДДТ має формулу С₁₄Н₉Cl₅

Відповідь: С₁₄Н₉Cl₅ 

 

Вправа 7 Унаслідок згоряння газуватої речовини утворилися карбон (IV) оксид об’ємом 16,8 л і вода масою 13,5 г. Маса цього газу об’ємом 1 л (н.у.) становить 1,875 г. Виведіть молекулярну формулу газу.

Відомо: ρ(газу)=1,875 г/л, V(СO₂)=16,8 л, m(H₂O)=13,5 г

Знайти: формулу газу -?

Розв'язування

При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. 

Обчислюємо кількості речовини продуктів реакції:

n(CO₂)=V(CO₂):V_M=16,8 л : 22,4 л/моль=0,75 моль

M_r(H₂O)=2•A_r(H)+A_r(C)=2•1+16=18, тому М(Н₂О)=18 г/моль

n(H₂O)=m(H₂O):M(H₂O)=13,5 г : 18 г/моль=0,75 моль

Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції:

n(C)=n(CO₂)=0,75 моль

n(H)=2•n(H₂O)=2•0,75 моль=1,5 моль

Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:

n(C):n(H)=0,75:1,5

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)=0,75/0,75 : 1,5/0,75=1:2, отже, найпростіша формула СН₂

Знаходимо істинну формулу.

M_r(CH₂)=A_r(C)+2•A_r(H)=12+2•1=14, тому M(CH₂)=14 г/моль

M(газу)=ρ(газу)•V_M=1,875 г/л•22,4 л/моль=42 г/моль

M(газу):M(CH₂)=42:14=3, тому індекси у найпростішій формулі треба збільшити у 3 рази. Отже, газувата речовина має формулу С₃Н₆

Відповідь: С₃Н₆

 

Вправа 8 Фторотан – високоактивний інгаляційний засіб для наркозу. Окрім Карбону й Гідрогену, до його складу входять Флуор, Хлор і Бром. Унаслідок сплавлення його з натрієм утворилися натрій флуорид масою 12,6 г, натрій хлорид масою 5,85 г, натрій бромід масою 10,3 г, вода масою 9 г і карбон (IV) оксид об’ємом 4,48 л (н. у.). Відносна молекулярна маса фторотану – 197,5. Виведіть його молекулярну формулу. 

Відомо: речовина фторотан, M_r(фторотан)=197,5, m(NaF)=12,6 г, m(NaCl)=5,85 г, m(NaBr)=10,3 г, m(H2O)=9 г,  V(СO₂)=4,48 л

Знайти: формулу фторотану -?

Розв'язування

При згорянні органічної сполуки фторотану всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, всі атоми Брому - у молекули натрій броміду, всі атоми Хлору - у молекули натрій хлориду, всі атоми Флуору - у молекули натрій флуориду, а всі атоми Гідрогену у молекули води і молекули гідроген хлориду.

Обчислюємо кількості речовини продуктів реакції:

n(CO₂)=V(CO₂):V_M=4,48 л : 22,4 л/моль=0,2 моль

M_r(H₂O)=2•A_r(H)+A_r(C)=2•1+16=18, тому М(Н₂О)=18 г/моль

n(H₂O)=m(H₂O):M(H₂O)=9 г : 18 г/моль=0,5 моль

M_r(NaBr)=A_r(Na)+A_r(Br)=23+80=103, тому М(NaBr)=103 г/моль

n(NaBr)=m(NaBr):M(NaBr)=10,3 г : 103 г/моль=0,1 моль

M_r(NaCl)=A_r(Na)+A_r(Cl)=23+35,5=58,5, тому М(NaCl)=58,5 г/моль

n(NaCl)=m(NaCl):M(NaCl)=5,85 г : 58,5 г/моль=0,1 моль

M_r(NaF)=A_r(Na)+A_r(F)=23+19=42, тому М(NaF)=42 г/моль

n(NaF)=m(NaF):M(NaF)=12,6 г : 42 г/моль=0,3 моль

Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону, Гідрогену, Брому, Хлору і Флуору в продуктах реакції:

n(C)=n(CO₂)=0,2 моль

n(H)=2•n(H₂O)=2•0,5 моль=0,1 моль

n(Br)=n(NaBr)=0,1 моль

n(Cl)=n(NaCl)=0,1 моль

n(F)=n(NaF)=0,3 моль

Знаходимо співвідношення атомів Карбону, Гідрогену, Брому, Хлору та Флуору:

n(C):n(H):n(Br):n(Cl):n(F)=0,2:0,1:0,1:0,1:0,3=2:1:1:1:3, отже, найпростіша формула С₂НBrClF₃

Знаходимо істинну формулу.

M_r(C₂HBrClF₃)=2•A_r(C)+A_r(H)+A_r(Br)+A_r(Cl)+3•A_r(F)=2•12+1+80+35,5+3•19=

=197,5

За умовою задачі M_r(фторотан)=197,5

Отже, найпростіша формула речовини збігається з її істинною формулою, тому речовина фторотан має формулу С₂НBrClF₃

Відповідь: С₂НBrClF₃

Інші завдання дивись тут...