Вправа 43. Знайдіть хімічну формулу алкану, який має:
а) молярну масу 100 г/моль;
Відомо: М(СnH2n+2)=100 г/моль
Знайти: CnH2n+2—?
Розв'язання
Мr(СnH2n+2)=100
Мr(СnH2n+2)=n•Ar(С)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2=14n+2
14n+2=100; n=(100-2):14=98:14=7, отже, формула алкану С7H16
Відповідь: С7Н16
б) густину 0,714 г/л (н. у.);
Відомо: ρ(СnH2n+2)=1,34 г/л
Знайти: СnH2n+2—?
Розв'язання
М(СnH2n+2)=ρ(СnH2n+2)•VМ=0,714 г/л•22,4 л/моль=16 г/моль
Мr(СnH2n+2)=16
Мr(СnH2n+2)=n•Ar(С)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2=14n+2
14n+2=16; n=(16-2):14=14:14=1, отже, формула алкану СН4
Відповідь: СН4
в) відносну густину за повітрям 1,52.
Відомо: Dповітря(СnH2n+2)=1,52
Знайти: СnH2n+2—?
Розв'язання
М(СnH2n+2)=Dповітря(СnH2n+2)•М(повітря)=1,52•29 г/моль=44 г/моль
Мr(СnH2n+2)=44
Мr(СnH2n+2)=n•Ar(С)+(2n+2)•Ar(H)=12n+2n+2=14n+2
14n+2=44; n=(44-2):14=42:14=3, отже, формула алкану С3Н8
Відповідь: С3Н8
Вправа 44. Виведіть формулу насиченого вуглеводню, якщо масова частка Гідрогену в ньому становить 15,625%, а відносна густина сполуки за вуглекислим газом — 2,91.
Відомо: ω(Н)=15,625%, або 0,15625, Dсо2(СхHу)=2,91
Знайти: СхHу—?
Розв'язання
М(СхHу)=DСО2(СхHу)•М(СО2)=2,91•44 г/моль=128 г/моль, а Мr(СxHy)=128
ω(С)=1-ω(Н)=1-0,15625=0,84375
х=ω(C)•Мr(СxHy):Ar(C)=0,84375•128:12=9
y=ω(Н)•Мr(СxHy):Ar(H)=0,15625•128:1=20
Отже, формула алкану С9Н20
Відповідь: С9Н20
Вправа 45. Визначте формулу бромопохідного метану, якщо його відносна густина за гелієм становить 23,75.
Відомо: DHe(СHхBrу)=23,75
Знайти: СHхBrу—?
Розв'язання
М(СHхBrу)=DHe(СHхBrу)•М(He)=23,75•4 г/моль=95 г/моль
Мr(СHхBrу)=Ar(C)+xAr(H)+yAr(Br), звідси
xAr(H)+yAr(Br)=Mr(СHхBrу)-Ar(C)=95-12=83
До складу органічної сполуки може входити від одного до чотирьох атомів Брому. Припустимо, що до складу сполуки входить один атом Брому (Аr(Br)=80), тоді xAr(H)+Ar(Br)=83. Отримуємо число атомів Гідрогену:
x=(83-Ar(Br)):Ar(H)=(83-80):1=3
Отже, формула бромопохідного метану — СН3Br
Відповідь: СН3Br
Вправа 46. Яка хімічна формула продукту повного хлорування алкану, якщо відносна густина його пари за воднем становить 118,5?
Відомо: DH2(СnCl2n+2)=118,5
Знайти: СnCl2n+2—?
Розв'язання
М(СnCl2n+2)=DH2(СnCl2n+2)•М(H2)=118,5•2 г/моль=237 г/моль
Мr(СnCl2n+2)=237
Мr(СnCl2n+2)=n•Ar(С)+(2n+2)•Ar(Cl)=12n+(2n+2)•35,5=12n+71n+71=83n+71
83n+71=237; n=(237-71):83=42:14=2, отже, формула сполуки С2Cl6
Відповідь: С2Сl6
Вправа 47. При повному згорянні 0,1 моль вуглеводню утворилося 0,4 моль вуглекислого газу і 0,5 моль води. Виведіть формулу вуглеводню. (Усно.)
Відомо: n(СхHy)=0,4 моль, n(CO2)=0,4 моль, n(H2O)=0,5 моль
Знайти: СхНу—?
Розв'язування
І спосіб
n(CxHy):n(СO2):n(Н2O)=0,1:0,4:0,5=1:4:5
Cкладаємо рівняння реакції у загальному вигляді:
За рівнянням реакції n(CxHy):n(СO2):n(Н2O)=1:х:у/2, тому х=4, а у/2=5, звідси у=5•2=10. Отже, формула вуглеводню С4Н10
ІІ спосіб
При повному згорянні вуглеводню всі атоми Карбону «переходять» у молекули вуглекислого газу, а Гідрогену — в молекули води. Обчислюємо кількості речовини Карбону і Гідрогену в продуктах згоряння, а отже, й у вуглеводні:
n(C)=n(CO2)=0,4 моль
n(H)=2•n(H2О)=2•0,5 моль=1 моль
Знаходимо формулу вуглеводню:
х:y=n(C):n(H)=0,4:1=4:10, отже, формула вуглеводню С4Н10
Відповідь: С4Н10
Вправа 48. Знайдіть хімічну формулу газуватого вуглеводню, якщо при повному згорянні 30 мл сполуки утворюється 60 мл вуглекислого газу і 90 мл водяної пари (об’єми відповідають однаковим умовам).
Відомо: V(СхHy)=30 мл, V(CO2)=60 мл, V(H2O)=90 мл
Знайти: СхНу—?
Розв'язування
n(СxНy):n(СО2):n(Н2О-пара)=V(СxНy):V(СО2):V(Н2О-пара)=30:60:90=1:2:3
Cкладаємо рівняння реакції у загальному вигляді:
За рівнянням реакції n(CxHy):n(СO2):n(Н2O)=1:х:у/2, тому х=2, а у/2=3, звідси у=3•2=6, тому формула вуглеводню С2Н6
Відповідь: С2Н6
Вправа 49. Із суміші продуктів бромування насиченого вуглеводню було виділено сполуку, в якій масові частки Карбону, Гідрогену і Брому становили 0,13; 0,02 і 0,85 відповідно. Виведіть формули цієї сполуки і вуглеводню.
Відомо: ω(С)=0,13, або 13%; ω(Н)=0,02, або 2%; ω(Br)=0,85, або 85%
Знайти: СхHyBrz—? СnH2n+2—?
Розв'язання
Нехай маса органічної сполуки становить 100 г. Тоді маса Карбону в ній дорівнює 13 г, Гідрогену — 2 г, а Брому — 85 г
x:y:z=n(C):n(H):n(Br)=m(C)/M(C):m(H)/M(H):m(Br)/M(Br)=
=13/12 : 2/1 : 85/80=1,08:2:1,06
Для того щоб у співвідношенні були найменші цілі числа, помножимо всі числа на 2:
x:y:z=(1,08•2):(2•2):(1,06•2)=2,16:4:2,12≈2:4:2, отже, формула С2H4Br2
Оскільки х=n=2, тому формула насиченого вуглеводню С2Н6
Відповідь: С2Н4Br2, С2Н6