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,  DH2(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):VM=6,72 л : 22,4 л/моль=0,3 моль

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(C)=21+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)=2n(H2O)=20,4 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.

Mr(C3H8)=3Ar(C)+8Ar(H)=312+81=44, тому M(C3H8)=44 г/моль

M(R290)=DH2(R290)M(H2)=222 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,  DH2(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):VM=448 л : 22,4 л/моль=20 моль

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(C)=21+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)=2n(H2O)=220 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.

Mr(CH2)=Ar(C)+2Ar(H)=12+21=14, тому M(CH2)=14 г/моль

M(R1150)=DH2(R1150)M(H2)=142 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,  DH2(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):VM=134,4 л : 22,4 л/моль=6 моль

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(C)=21+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)=2n(H2O)=26 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.

Mr(CH2)=Ar(C)+2Ar(H)=12+21=14, тому M(CH2)=14 г/моль

M(R1270)=DH2(R1270)M(H2)=212 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,  DH2(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):VM=35,84 л : 22,4 л/моль=1,6 моль

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(C)=21+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)=2n(H2O)=22 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.

Mr(C2H5)=2Ar(C)+5Ar(H)=212+51=29, тому M(C2H5)=29 г/моль

M(R600а)=DH2(R600а)M(H2)=292 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,  DH2)=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):VM=99,6 л : 22,4 л/моль=4,45 моль

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(C)=21+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)=2n(H2O)=24 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.

Mr(CH2О)=Ar(C)+2Ar(H)+Ar(O)=12+21+16=30, тому M(CH2O)=30 г/моль

M(X)=DH2(X)M(H2)=152=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 CnH2n+2-?

Розв'язування

Знаходимо кількість речовини кисню, витраченого на спалювання алкану:

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

Записуємо рівняння реакції горіння алкану у загальному вигляді:

CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 -> nCO2 + (n+1)H2O

Складемо й розв’яжемо рівняння:

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

3n + 1=26,5

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, Mr(ДДТ)=354,5V(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):VM=31,36 л : 22,4 л/моль=1,4 моль

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(C)=21+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):VM=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)=2n(H2O)=20,2 моль=0,4 моль

n2(H)=n(HCl)=0,5 моль

n(H)=n1(H)+n2(H)=3,4 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)=(1,410):(0,910):(0,510)=14:9:5отже, найпростіша формула С14Н9Cl5

Знаходимо істинну формулу.

Mr(C14H9Cl5)=14Ar(C)+9Ar(H)+5Ar(Cl)=1412+91+516=354,5

За умовою задачі Mr(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/лV(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):VM=16,8 л : 22,4 л/моль=0,75 моль

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(C)=21+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)=2n(H2O)=20,75 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=1:2отже, найпростіша формула СН2

Знаходимо істинну формулу.

Mr(CH2)=Ar(C)+2Ar(H)=12+21=14, тому M(CH2)=14 г/моль

M(газу)=ρ(газу)VM=1,875 г/л22,4 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, Mr(фторотан)=197,5m(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):VM=4,48 л : 22,4 л/моль=0,2 моль

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(C)=21+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль

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

Mr(NaBr)=Ar(Na)+Ar(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

Mr(NaCl)=Ar(Na)+Ar(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

Mr(NaF)=Ar(Na)+Ar(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)=2n(H2O)=20,5 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=2:1:1:1:3отже, найпростіша формула С2НBrClF3

Знаходимо істинну формулу.

Mr(C2HBrClF3)=2Ar(C)+Ar(H)+Ar(Br)+Ar(Cl)+3Ar(F)=212+1+80+35,5+319=

=197,5

За умовою задачі Mr(фторотан)=197,5

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

Відповідь: С2НBrClF3

Інші завдання дивись тут...