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
II варіант
C3H8 , бо в алкані СnH2n+2 кількість атомів Н - 2n+2=8, 2n=6, n=3
C7H16 , бо алкані СnH2n+2 кількість атомів Н - 2n+2=16, 2n=14, n=7
C11H24 , бо алкані СnH2n+2 кількість атомів Н - 2n+2=24, 2n=22, n=11
C13H28 , бо алкані СnH2n+2 кількість атомів Н - 2n+2=28, 2n=26, n=13
C15H32 , бо алкані СnH2n+2 кількість 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 CH3──(CH2)──CH3
пентан пропан
CH3──(CH2)4──CH3 CH3──(CH2)5──CH3
гексан гептан
CH3──(CH2)6──CH3 CH3──(CH2)9──CH3
октан ундекан
CH3──(CH2)7──CH3 CH3──(CH2)11──CH3
нонан тридекан
CH3──(CH2)8──CH3 CH3──(CH2)13──CH3
декан
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 - 86 і 114; II варіант - 72 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
12n+2n+2=86 12n+2n+2=114
14n=86-2 14n=114-2
14n=84 14n=112
n=84:14 n=112:14
n=6 n=8
Молекулярні формули:
C6H14 C8H18
Скорочені структурні формули:
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
12n+2n+2=72 12n+2n+2=128
14n=72-2 14n=128-2
14n=70 14n=126
n=70:14 n=126:14
n=5 n=9
Молекулярні формули:
C5H12 C9H20
Скорочені структурні формули:
CH3──(CH2)3──CH3 CH3──(CH2)7──CH3
III рівень
Завдання 4. Напишіть формулу алкану, до складу якого входять 18 атомів Карбону. Обчисліть масову частку Карбону у цій сполуці.
Дано: C18H38 Знайти: W(C)-?
Розв'язування:
Mr(C18H38)=18•Ar(C)+38•Ar(H)=18•12+28•1=254
W(C)=18•Ar(C)/Mr(C18H38)=18•12/254=0,85
або, помноживши число 0,85 на 100%, одержимо 85%
Відповідь: W(C)=0,85 або 85%.
IV рівень
Завдання 5. Згорів алкан масою 4 кг, що має відносну густину за воднем 8. Обчисліть, які об'єми кисню і повітря (н.у.) витратилися при цьому.
Дано: DН2(алкан)=8 Знайти: V(O2)-? V(повітря)-?
Розв'язування:
Оскільки DН2(алкан)=Mr(алкан)/Mr(H2), тому Mr(алкан)/Mr(H2)=8, звідси Mr(алкан)=8•Mr(H2)=8•2=16
Загальна формула алканів СnH2n+2, тому Mr(СnH2n+2)=Ar(C)•n+Ar(H)•(2n+2)=12•n+1•(2n+2)=12n+2n+2
12n+2n+2=16
14n=16-2
14n=14
n=14:14
n=1
Отже, формула алкану СН4 - це метан.
Дано: m(СН4)=4 кг = 4000 г. Знайти: V(O2)-?
Розв'язання.
І спосіб.
Записуємо рівняння реакції.
4000 г х л
СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О
16 г 44,8 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль метану СН4 з 2 моль кисню О2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л , а 2 моль газу - 44,8 л).
Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) метану й, відповідно, масу 1 моль..
Mr(СН4)=16 (знайдена вище). M(CH4)=16 г/моль. Маса 1 моль=16 г.
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
4000 г/16 г=х л/44,8 л, звідси х=(4000г•44,8 л)/16г=11200 л
Перераховуємо об'єм кисню на об'єм повітря (кисню в повітрі 21 %).
Отже, 11200 л О2 - 21%
х л повітря - 100%
х = (112000л • 100%): 21% = 53333,3 л.
Відповідь. V(О2)=11200 л; V(повітря)=53333,3 л
ІІ спосіб.
Записуємо рівняння реакції: СН4+2О2→СО2+2Н2О
Обчислюємо кількість речовини метану масою 4000 г за формулою y=m/M, де M г/моль=Mr .
Mr(СН4)=16 (знайдена вище), M(CH4)=16 г/моль.
y(СН4)=4000 г : 16 г/моль = 250 моль
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль метану СН4 з 2 моль кисню О2, кількість речовини кисню є у два рази більшою, тому y(О2)=2•y(СН4)=2•250 моль = 500 моль.
Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 500 моль за формулою V=Y•Vм, де - Vм постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.
V(O2)=500 моль•22,4 л/моль=11200 л.
Перераховуємо об'єм кисню на об'єм повітря (кисню в повітрі 21 %).
Отже, 11200 л О2 - 21%
х л повітря - 100%
х = (112000л • 100%): 21% = 53333,3 л.
Відповідь. V(О2)=11200 л; V(повітря)=53333,3 л.