Самостійна робота
І рівень
Завдання 1. Складіть молекулярні формули за загальною формулою алканів, якщо в молекулі є: І варіант - 5,6,8,9,10 атомів Карбону; II варіант - 8,16,24,28,32 атоми Гідрогену.
Загальна формула алканів СnH2n+2
І варіант II варіант
|
C5H12 C6H14 C8H18 C9H20 C10H22 |
C3H8 , бо атомів Н: 2n+2=8, 2n=6, n=3 C7H16 , бо атомів Н: 2n+2=16, 2n=14, n=7 C11H24 , бо атомів Н: 2n+2=24, 2n=22, n=11 C13H28 , бо атомів Н: 2n+2=28, 2n=26, n=13 C15H32 , бо атомів Н: 2n+2=32, 2n=30, n=15 |
Завдання 2. Складіть скорочені структурні формули, використовуючи формули алканів із завдання 1. Назвіть ці алкани.
I варіант ІІ варіант
|
CH3──(CH2)3──CH3 пентан CH3──(CH2)4──CH3 гексан CH3──(CH2)6──CH3 октан CH3──(CH2)7──CH3 нонан CH3──(CH2)8──CH3 декан |
CH3──CH2──CH3 пропан CH3──(CH2)5──CH3 гептан CH3──(CH2)9──CH3 ундекан CH3──(CH2)11──CH3 тридекан CH3──(CH2)13──CH3 |
Перші чотири члени гомологічного ряду алканів мають традиційні назви, інші назви походять від назв грецьких числівників з додаванням суфікса -ан.
II рівень
Завдання 3. Відносна молекулярна маса алканів становить: І варіант - 58, 86 і 114; II варіант - 72, 100 і 128. Знайдіть їх молекулярні формули, напишіть скорочені структурні формули.
І варіант
Загальна формула алканів СnH2n+2, тому
Mr(СnH2n+2)=Ar(C)•n+Ar(H)•(2n+2)=12•n+1•(2n+2)=12n+2n+2
|
Mr |
58 | 86 | 114 |
|
роз- в'я- зок
|
12n+2n+2=58 14n=58-2 14n=56 n=56:14 n=4 |
12n+2n+2=86 14n=86-2 14n=84 n=84:14 n=6 |
12n+2n+2=114 14n=114-2 14n=112 n=112:14 n=8 |
|
Моле- ку- лярні |
C4H10 | С6H14 | С8H18 |
|
Струк- турні |
CH3──(CH2)2──CH3 | CH3──(CH2)4──CH3 | CH3──(CH2)6──CH3 |
II варіант
Загальна формула алканів СnH2n+2, тому
Mr(СnH2n+2)=Ar(C)•n+Ar(H)•(2n+2)=12•n+1•(2n+2)=12n+2n+2
|
Mr |
72 | 100 | 128 |
|
роз- в'я- зок
|
12n+2n+2=72 14n=72-2 14n=70 n=70:14 n=5 |
12n+2n+2=100 14n=100-2 14n=98 n=98:14 n=7 |
12n+2n+2=128 14n=128-2 14n=126 n=126:14 n=9 |
|
Моле- ку- лярні |
C5H12 | С7H16 | С9H20 |
|
Струк- турні |
CH3──(CH2)3──CH3 | CH3──(CH2)5──CH3 | CH3──(CH2)7──CH3 |
III рівень
Завдання 4. Напишіть формулу алкану, до складу якого входять 22 атоми Гідрогену. Обчисліть масову частку Карбону у цій сполуці.
Дано: C10H22
Знайти: ω(C)-?
Розв'язування
Mr(C10H22)=10●Ar(C)+22•Ar(H)=10●12+22●1=142
ω(C)=10•Ar(C)/Mr(C10H22)=10●12/142=0,85, або,
помноживши це число на 100%, одержимо 85%
Відповідь: ω(C)=0,85, або 85%.
IV рівень
Завдання 6. Згорів алкан масою 4 кг, що має відносну густину за метаном 3,625. Визначте, який це алкан, напишіть його формулу. Обчисліть, які об'єми кисню і повітря (н.у.) витратяться при цьому.
Дано: DСН4(алкану)=3,625
Знайти: формулу алкану-?, V(O2)-? V(повітря)-?
Розв'язування:
DСН4(алкану)=Mr(алкану)/Mr(СH4), тому Mr(алкану)/Mr(СH4)=3,625, звідси
Mr(алкану)=3,625●Mr(СH4)=3,625●16=58
Загальна формула алканів СnH2n+2, тому
Mr(СnH2n+2)=Ar(C)•n+Ar(H)•(2n+2)=12•n+1•(2n+2)=12n+2n+2
Складаємо алгебраїчне рівняння і розв'язуємо його:
12n+2n+2=58
14n=58-2
14n=56
n=56:14
n=4
Отже, формула алкану С4Н10 - це бутан, тому m(С4Н10)=4 кг
І спосіб
Записуємо рівняння реакції.
4 кг х м3
2С4Н10 + 13О2 → 8СО2 + 10Н2О
116 кг 291,2 м3
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 кмоль бутану С4Н10 з 13 кмоль кисню О2 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3, а 13 кмоль займуть у 13 разів більший об'єм, тобто 291,2 м3). Обчислюємо молярну масу
(Mrкг/кмоль=M) бутану й, відповідно, масу 2 кмоль.
Mr(C4H10)=4●Ar(C)+10●Ar(H)=4●12+10●1=58, M(C4H10)=58 кг/кмоль
Маса 1 кмоль=58 кг, тоді маса 2 кмоль=116 кг
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню:
4 кг / 116 кг = х м3 / 291,2 м3, звідси
х м3 ● 116 кг = 4 кг ● 291,2 м3
х = 4 кг ● 291,2 м3 : 116 кг
х = 10 м3
У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму:
V(повітря)=5•V(О2)= 5•10 м3=50 м3.
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: 2С4Н10+13О2→8СО2+10Н2О
Обчислюємо кількість речовини бутану масою 4 кг за формулою v=m/M, де Mrкг/кмоль=M
Mr(C4H10)=4●Ar(C)+10●Ar(H)=4●12+10●1=58, M(C4H10)=58 кг/кмоль
v(С4Н10)=4 кг : 58 кг/кмоль = 0,07 кмоль
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 кмоль бутану С4Н10 з 13 кмоль кисню О2, кількість речовини кисню у 13/2=6,5 рази більша, ніж кількість речовини бутану, тому
v(О2)=6,5●v(С4Н10)=6,5●0,07 кмоль= 0,455 кмоль
Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 0,455 кмоль за формулою V=Y•Vм, де - Vм постійна величина і дорівнює 22,4 м3/кмоль за н.у.
V(O2)=v(O2)●VM=0,455 кмоль•22,4 м3/кмоль=10 м3
Об'ємна частки кисню в повітрі становить φ(О2)=20%, або 0,02, тому
V(повітря)=V(О2)/φ(О2)=10 м3 : 0,2 = 50 м3
Відповідь. V(О2)=10 м3; V(повітря)=50 м3.
-------------------------------- у інших виданнях ----------------------
Завдання 5. Під час хлорування метану утворився гідроген хлорид масою 146 г. Обчисліть об'єми вихідних речовин (н.у.), що вступили в реакцію.
Дано: m(HCl)=146 г
Знайти: V(CH4)-? V(Cl2)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції.
х л у л 146 г
СН4 + 4Сl2 → CCl4 + 4HCl
22,4 л 89,6 л 146 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль метану СН4 і 4 моль хлору Cl2 з утворенням 4 моль гідроген хлориду HCl. За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, а 4 моль займуть у 4 рази більший об'єм, тобто 89,6 л. Обчислюємо молярну масу (Mrг/моль=M) гідроген хлориду й, відповідно, масу 4 моль.
Mr(НCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5, M(HСl)=36,5 г/моль
Маса 1 моль=36,5 г, тоді маса 4 моль=146 г
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм метану:
х л / 22,4 л = 146 г / 146 г, звідси х л ● 146 г = 146 г ● 22,4 л
х=V(CH4)= 146 г ● 22,4 л : 146 г=22,4 л
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм хлору:
у л / 89,6 л = 146 г / 146 г, звідси у л ● 146 г = 146 г ● 89,6 л
х=V(Cl2)=146 г ● 89,6 л : 146 г = 89,6 л
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: СН10+4Cl2→CCl4+4HCl
Обчислюємо кількість речовини гідроген хлориду масою 146 г за формулою v=m/M, де
Mrг/моль=M
Mr(НCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5, M(HСl)=36,5 г/моль
v(НСl)=m(HCl):M(HCl)=146 г : 36,5 г/моль = 4 моль
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль метану СН4 і 4 моль хлору Cl2 з утворенням 4 моль гідроген хлориду HCl, кількість речовини хлору однакова, а кількість речовини метану у 4 рази менша, ніж кількість речовини гідроген хлориду, тому
v(CH4)=v(НCl):4=4 моль:4=1 моль
v(Cl2)=v(НCl)=4 моль
Обчислюємо об'єм заданої кількості речовини за формулою V=v•Vм, де - Vм постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.
V(CH4)=v(CH4)●VM=1 моль•22,4 л/моль=22,4 л
V(Cl2)=v(Cl2)●VM=4 моль•22,4 л/моль=89,6 л
Відповідь. V(CH4)=22,4 л; V(Cl2)=89,6 л.