Зверніть увагу, майже кожна хімічна задача може бути розв'язана кількома способами. Намагайтеся віднаходити різні варіанти розв'язування конкретної задачі, але обирайте той з них, який є найраціональнішим. Зеленим кольором даються пояснення. |
Вправа 1. Під час згоряння органічної речовини утворилися карбон (ІV) оксид об’ємом 44,8 л і вода масою 36 г. Відносна густина її за гелієм дорівнює 14. Обчисліть і виведіть молекулярну формулу алкену. Назвіть сполуку.
Відомо: V(СO2)=44,8 л, m(H2O)=36 г, DHe(CxHy)=14
Знайти: формула СхНу -?
Розв'язування
I спосіб
v(CO2)=V(CO2):VM=44,8 л : 22,4 л/моль=2 моль
М(Н2О)=18 г/моль
v(H2O)=m(H2O):M(H2O)=36 г : 18 г/моль=2 моль
При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. Oбчислюємо масу атомів Карбону в 2 моль газу СО2:
У 1 моль СО2 - 12 г С, тоді
у 2 моль СО2 - х г С
х=m(C)=2 моль•12 г : 1 моль=24 г
Обчислюємо масу атомів Гідрогену в 2 моль води:
У 1 моль Н2О - 2 г Н, тоді
у 2 моль Н2О - х г Н
х=m(Н)=2 моль•2 г : 1 моль=4 г
Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:
х:у=m(C)/M(C) : m(H)/M(H)=24/12 : 4/1=2:4=1:2, отже, найпростіша формула СН2
Знаходимо істинну формулу:
M(CH2)=Ar(C)+2•Ar(H)=12+2•1=14
M(CxHy)=DHe(CxHy)•M(He)=14•4=56
M(CxHy):M(CH2)=56:14=4, тобто індекси біля Карбону і Гідрогену у найпростішій формулі треба збільшити у 4 рази, тому істинна формула С4Н8
II спосіб
v(CO2)=V(CO2):VM=44,8 л : 22,4 л/моль=2 моль
М(Н2О)=18 г/моль
v(H2O)=m(H2O):M(H2O)=36 г : 18 г/моль=2 моль
При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції, а, отже, й у вуглеводні:
v(C)=v(CO2)=2 моль
v(H)=2•v(H2O)=2•2 моль=4 моль
Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:
х:у=v(C):v(H)=2:4=1:2, отже, найпростіша формула СН2
Знаходимо істинну формулу:
M(CH2)=Ar(C)+2•Ar(H)=12+2•1=14
M(CxHy)=DHe(CxHy)•M(He)=14•4=56
M(CxHy):M(CH2)=56:14=4, тобто індекси біля Карбону і Гідрогену у найпростішій формулі треба збільшити у 4 рази, тому істинна формула С4Н8
Відповідь: С4Н8
Вправа 2. Алкен об’ємом 5,6 л (н. у.) згорів в атмосфері кисню. Утворилися карбон (ІV) оксид об’ємом 11,2 л і вода масою 9 г. Густина речовини за киснем становить 0,875. Обчисліть і виведіть молекулярну формулу алкену.
Відомо: V(CxHy)=5,6 л, V(СO2)=11,2 л, m(H2O)=9 г, DО2(CxHy)=0,875
Знайти: формула СхНу -?
Розв'язування
I cпосіб
v(CO2)=V(CO2):VM=11,2 л : 22,4 л/моль=0,5 моль
М(Н2О)=18 г/моль
v(H2O)=m(H2O):M(H2O)=9 г : 18 г/моль=0,5 моль
При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. Oбчислюємо масу атомів Карбону в 0,5 моль газу СО2:
У 1 моль СО2 - 12 г С, тоді
у 0,5 моль СО2 - х г С
х=m(C)=0,5 моль•12 г : 1 моль=6 г
Обчислюємо масу атомів Гідрогену в 0,5 моль води:
У 1 моль Н2О - 2 г Н, тоді
у 0,5 моль Н2О - х г Н
х=m(Н)=0,5 моль•2 г : 1 моль=1 г
Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:
х:у=m(C)/M(C) : m(H)/M(H)=6/12 : 1/1= 0,5:1=1:2, отже, найпростіша формула СН2
Знаходимо істинну формулу:
M(CH2)=Ar(C)+2•Ar(H)=12+2•1=14
M(CxHy)=DО2(CxHy)•M(О2)=0,875•32=28
M(CxHy):M(CH2)=28:14=2, тобто індекси біля Карбону і Гідрогену у найпростішій формулі треба удвічі збільшити, тому істинна формула С2Н4
IІ cпосіб
v(CO2)=V(CO2):VM=11,2 л : 22,4 л/моль=0,5 моль
М(Н2О)=18 г/моль
v(H2O)=m(H2O):M(H2O)=9 г : 18 г/моль=0,5 моль
При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води. Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції, а, отже, й у вуглеводні:
v(C)=v(CO2)=0,5 моль
v(H)=2•v(H2O)=2•0,5 моль=1 моль
Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:
х:у=v(C):v(H)=0,5:1=1:2, отже, найпростіша формула СН2
Знаходимо істинну формулу:
M(CH2)=Ar(C)+2•Ar(H)=12+2•1=14
M(CxHy)=DО2(CxHy)•M(О2)=0,875•32=28
M(CxHy):M(CH2)=28:14=2, тобто індекси біля Карбону і Гідрогену у найпростішій формулі треба удвічі збільшити, тому істинна формула С2Н4
Відповідь: С2Н4
Вправа 3. Вуглеводень кількістю речовини 0,3 моль спалили. Утворилися карбон (ІV) оксид масою 66 г і вода кількістю речовини 1,2 моль. Обчисліть і виведіть молекулярну формулу вуглеводню.
Відомо: v(CxHy)=0,3 моль, m(СO2)=66 г, v(H2O)=1,2 моль
Знайти: формула СхНу -?
Розв'язування
I спосіб
М(СО2)=44 г/моль
v(CO2)=m(CO2):M(CO2)=66 г : 44 г/моль=1,5 моль
При згорянні органічної сполуки всі атоми Карбону переходять у молекули вуглекислого газу, а всі атоми Гідрогену - у молекули води.
Oбчислюємо кількість речовини атомів Карбону і Гідрогену в продуктах реакції, а, отже, й у вуглеводні:
v(C)=v(CO2)=1,5 моль
v(H)=2•v(H2O)=2•1,2 моль=2,4 моль
Знаходимо співвідношення атомів Карбону та Гідрогену:
х:у=v(C):v(H)=1,5:2,4
Якщо співвідношення між атомами виражене не цілими, а дробовими числами, то вважаємо, що менше число дорівнює одиниці, а більше число ділимо на нього. Тоді
х : у=1,5/1,5:2,4/1,5=1:1,6
Для того щоб у співвідношенні були найменші цілі числа, помножимо обидва числа на 5:
х:у=5:8, отже, формула вуглеводню С5Н8
ІІ спосіб
М(СО2)=44 г/моль
v(CO2)=m(CO2):M(CO2)=66 г : 44 г/моль=1,5 моль
Cкладаємо рівняння реакції у загальному вигляді:
За умовою задачі співвідношення кількості речовини:
v(CхHу):v(СO2):v(Н2O)=0,3:1,5:1,2=10:5:4
За рівнянням реакції v(CxHy):v(СO2):v(Н2O)=1:х:у/2, тому
х=5, а у/2=4, звідси у=4•2=8. Отже, формула вуглеводню С5Н8
Відповідь:С5Н8
Напишіть скорочені структурні формули всіх можливих ізомерів і назвіть їх за систематичною номенклатурою:
СН≡С—СН2—СН2—СН3 пент-1-ин |
СН≡С—СН—СН3 3-метилбут-1-ин | СН3 |
СН3—С≡С—СН2—СН3 пент-2-ин |