Інші завдання дивись тут...

Самостійна робота. Метан. Гомологи метану.

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)=12n+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)=12n+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)=10Ar(C)+22Ar(H)=1012+221=142

ω(C)=10Ar(C)/Mr(C10H22)=1012/142=0,85, або,

помноживши це число на 100%, одержимо 85%

Відповідь: ω(C)=0,85, або 85%.

 

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 = 146 г  22,4 л : 146 г

х =V(CH4)=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 = 146 г  89,6 л : 146 г

х =V(Cl2)=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=vVм, де - Vм постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.

V(CH4)=v(CH4)VM=1 моль22,4 л/моль=22,4 л

V(Cl2)=v(Cl2)VM=4 моль22,4 л/моль=89,6 л

Відповідь. V(CH4)=22,4 л; V(Cl2)=89,6 л

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.) витратилися 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)=3,625Mr(СH4)=3,62516=58

Загальна формула алканів СnH2n+2тому 

Mr(СnH2n+2)=Ar(C)n+Ar(H)(2n+2)=12n+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 О(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)=4Ar(C)+10Ar(H)=412+101=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)=5V(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)=4Ar(C)+10Ar(H)=412+101=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)=6,5v(С4Н10)=6,50,07 кмоль= 0,455 кмоль

Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 0,455 кмоль за формулою V=YVм, де - Vм постійна величина і дорівнює 22,4 м3/кмоль за н.у.

V(O2)=v(O2)VM=0,455 кмоль22,4 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 м3V(повітря)=50 м3

 Інші завдання дивись тут...