Вывод молекулярной формулы вещества по продуктам сгорания

Вывод молекулярной формулы вещества по продуктам сгорания.
Задача 1.
При полном сгорании 4,6 г газообразного органического вещества получено 8,8 г СО 2 и 5,4 г Н2О.
Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 1,589. Определите молекулярную формулу
вещества и дайте названия всем его изомерам.
Решение.
в-во+ О2→ СО2+Н2О
в состав сгораемого вещества обязательно входят углерод и водород, но возможно наличие кислорода.
Поэтому, необходимо сделать проверку на кислород:
ν(СО2)=m/M=8,8 г/44 г/моль=0,2 моль; ν(С)=0,2 моль;m(С)=2,4 г
ν(Н2О)=m/M=5,4 г/18 г/моль=0,3 моль; ν(Н)=0,6моль; m(Н)=0,6 г
m(C)+m(H)=2,4 г + 0,6 г=3 г
а вещества сгорело 4,6 г, следовательно, имеется кислород.
m(О)=4,6 г-3 г=1,6 г
ν(О)=1,6 г/16 г/моль=0,1моль
СхНyОz х:y:z= ν(C): ν(Н): ν(О)=0,2:0,6:0,1
Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая: х:y:z= 2:6:1
С2Н6О-простейшая формула.
D(воздуху)=M(в-ва)/М(воздуха)
М (в-ва)= D(воздуху)×М(воздуха)=1,589×29 г/моль=46 г/моль
M(С2Н6О)=12×2+6+16=46 г/моль,
что соответствует действительности.
^ Ответ: С2Н6О. Это либо этиловый спирт, либо диметиловый эфир.
Задача 2.
При сгорании углеводорода получено 0,2 моль СО2 и 0,2 моль Н2О. Определите молекулярную формулу
углеводорода, если известно, что 3,64 г этого вещества занимают объем 1,456 л (н.у.).
Решение.
СхНy + (х+0,25y)О2→ хСО2 +0,5yН2О
(здесь конкретно указано, что горит углеводород).
х,y- коэффициенты перед формулами веществ в правой части - это индексы при углероде и водороде в
сгоревшем веществе.
ν(СО2):ν(Н2О)=х:0,5y (по уравнению), а на самом деле как 0,2:0,2 (по условию)
ν(СО2): ν(Н2О)=х:0,5y =0,2:0,2
0,2х=0,1y, х=0,5y (1)
Раз имеется два неизвестных, то должна быть система уравнений. Второе уравнение даст молярная масса
вещества:
m=М× ν
V=Vm× ν
Через объем найдем количество углеводорода, а затем его молярную массу:
ν= V/Vm=1,456 л/22,4 л/моль=0,065 моль
M=m/ν=3,64 г/0,065 моль=56 г/моль
составляем уравнение:
12х+y=56
Вместо (х) подставляем его значение из уравнения (1)
12×0,5y+y=56
7y=56, y=8, х=4
^ Ответ: С4Н8
Задача 3.
В состав вещества входят С,Н,О,S. При сжигании его навески массой 0,222 г были получены 0,396 г СО 2,
0,162 г Н2О, а сера переведена в сульфат бария массой 0,3495 г. Относительная плотность паров вещества
по водороду равна 74. Определить истинную формулу вещества.
Решение:
в-во+ О2→ СО2+Н2О +SО2 (любое вещество, содержащее серу, дает при сгорании диоксид серы),
SО2→ ВаSО4 (через какие реакции осуществлен данный переход - неважно, из сульфата бария надо найти
массу и количества серы).
ν(СО2)=m/M=0,396 г/44 г/моль=0,009 моль;ν(С)=0,009 моль; m(С)=0,108 г;
ν(Н2О)=m/M=0,162 г/18 г/моль=0,009 моль;ν(Н)=0,018 моль; m(Н)=0,018 г;
ν(ВаSО4)=m/M=0,3495 г/233 г/моль=0,0015 моль; ν (S)=0,0015 моль; m(S)=0,048 г;
m(О)=0,222-0,108-0,018-0,048 г=0,048 г;
ν(О)=0,048 г/16 г/моль=0,003 моль;
СхНyОzSq х:y:z:q= ν(C): ν(Н): ν(О): ν (S)=0,009:0,018:0,003:0,0015
Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая: х:y:z:q= 6:12:2:1
С6Н12О2S-простейшая формула.
D(по водороду)=M(в-ва)/М(Н2)
М (в-ва)= D(по водороду)×М(Н2)=74×2 г/моль=148 г/моль
M(С6Н12О2S)=12×6+12+16×2+32=148 г/моль,
что соответствует действительности.
^ Ответ: С6Н12О2S.
Задача 4.
При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 2,24 л (н.у.)
углекислого газа, 1,8 г воды и 3,65 г хлороводорода. Установите формулу сгоревшего вещества, рассчитайте
его объем и массу.
Решение.
В задаче сказано, что вещество не содержит кислород, следовательно, оно состоит только из углерода,
водорода и хлора:
СхНyClz + О2→ СО2 +Н2О+ НCl
в этой задаче необходимо найти количество углерода, перешедшего в углекислый газ, количество водорода,
перешедшего как в воду, так и в хлороводород, количество хлора из хлороводорода:
х:y:z= ν (C): ν (Н): ν (Cl)
ν(СО2)=V/Vm=2,24 л/22,4 л/моль=0,1 моль; ν(С)=0,1 моль;
ν (Н2О)=m/M=1,8 г/18 г/моль=0,1 моль; ν (Н)=0,2 моль;
ν (НCl)=m/M=3,65 г/36,5 г/моль=0,1 моль; ν (Cl)=0,1 моль;
ν (Н)=0,1 моль
ν (Н)общее=0,1 моль+0,2 моль=0,3 моль
х:y:z= ν (C): ν (Н): ν (Cl)=0,1:0,3:0,1
Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая: х:y:z= 1:3:1
СН3Сl-истинная формула.
СН3Сl+ 1,5О2→ СО2 +Н2О+ НCl
Для нахождения массы и объема сгоревшего вещества, необходимо составить количественные соотношения
между хлорметаном и любым продуктом реакции:
ν (СН3Сl): ν (СО2)=1:1 (по уравнению), ν (CН3Сl)=0,1 моль
m(СН3Сl)=М× ν =50,5 г/моль×0,1 моль=5,05 г
V(СН3Сl)=Vm× ν =22,4 л/моль×0,1 моль=2,24 л
^ Ответ: СН3Сl, m(СН3Сl)=5,05 г, V(СН3Сl)=2,24 л.
Задача 5.
Неизвестное органическое вещество массой 0,4 г сожгли и продукты сгорания пропустили через трубку с
безводным сульфатом меди (II) и сосуд, содержащий избыток баритовой воды. Масса трубки увеличилась на
0,36 г, в сосуде образовался осадок массой 5,91 г. Установить формулу вещества.
Решение.
в-во+ О2→ СО2+Н2О
В состав сгораемого вещества обязательно входят углерод и водород, но возможно наличие кислорода.
Поэтому необходимо сделать проверку на кислород.
Масса трубки с сульфатом меди (II) увеличилась за счет поглощенной воды (CuSО 4 + nН2О→CuSО4×nН2О),
откуда делаем вывод, что масса выделившейся воды равна 0,36 г.
С баритовой водой (Ва(ОН)2) взаимодействует СО2):
Ва(ОН)2+ СО2→ВаСО3↓+Н2О
ν(ВаСО3)=m/M=5,91 г/197 г/моль=0,03 моль;
ν(ВаСО3): ν(СО2)=1:1 (по уравнению), сл-но, ν(СО2)=0,03 моль;
ν(С)=0,03 моль, m(С)=0,36 г
ν(Н2О)=m/M=0,36 г/18 г/моль=0,02 моль; ν(Н)= 0,04 моль;
m(Н)=0,04 г
m(C)+m(H)=0,36+0,04=04 г
следовательно, кислорода нет.
СхНy х:y= ν(C): ν(Н)=0,03:0,04 (можно умножить все на 100)
х:y= 3:4
^ Ответ: С3Н4.
Задача 6*.
Смесь газов, образовавшихся при сжигании образца органического соединения Х массой 2,7 г, была
пропущена последовательно через склянки с концентрированной серной кислотой и известковой водой. При
этом масса первой склянки увеличилась на 3,78 г, во второй склянке образовалось 12 г осадка, а объем
непоглощенного газаY составил 733 мл (250С и нормальное давление). При одновременном добавлении к
такому же образцу вещества Х избытка раствора нитрита натрия и соляной кислоты выделяется вдвое
больший объем газа Y. Определите неизвестное вещество Х и приведите его структурную формулу.
Решение.
Газ, который не поглощается известковой водой - это азот. Следовательно, в состав неизвестного вещества
обязательно входят углерода, водород, азот и возможно, кислород.
в-во+ О2→ СО2+Н2О+ N2
Масса склянки с конц. Н2SО4 увеличивается за счет поглощения кислотой воды, m(Н2О)=3,78 г
С известковой водой взаимодействует углекислый газ:
СО2 + Са(ОН)2→СаСО3↓+Н2О
ν(СаСО3)=m/M=12 г/100 г/моль=0,12 моль;
ν(СаСО3): ν(СО2)=1:1, ν(СО2)=0,12 моль;
Проверка на кислород:
ν(СО2)=0,12 моль; ν(С)=0,12 моль;m(С)=1,44 г
ν(Н2О)=m/M=3,78 г/18 г/моль=0,21 моль; ν(Н)=0,42 моль;
m(Н)=0,42 г.
Приведем объем азота к н.у., учитывая, что Т=(273 +25)К=298 К
По «объединенному газовому закону»
V0=Р×V×Т0/Р0×Т
V0=(101,3×0,733×273)/(101,3×298)=0,672 л
ν(N2)=V/Vm=0,672 л/22,4 л/моль=0,03 моль, ν(N)=0,06 моль,
m(N)=0,84 г;
m(C)+m(H)+m(N)=1,44 г + 0,42 г+0,84=2,7 г
кислорода нет, так как вещества сгорело тоже 2,7 г.
СхНyNz х:y:z= ν(C): ν(Н): ν(N)=0,12:0,42:0,06
Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая: х:y:z= 2:7:1
С2Н7N-амин. Это может быть либо первичный амин С2Н5NН2, либо вторичный амин (СН3)2NН.
Установить его структуру поможет реакция с азотистой кислотой. Только первичные амины вступают в
реакцию с НNО2 по уравнению:
С2Н5NН2 + NаNО2 + НCl→С2Н5ОН + N2 +NаCl+Н2О
^ Ответ: Х- C2Н2NН2- этиламин, Y-N2.
Задачи для самостоятельного решения.
1.При сжигании 3,7 г монофункционального органического вещества было получено 2,7 г воды и 3,36 л (н.у.)
диоксида углерода. Какое это вещество, если при взаимодействии его с натрием выделяется водород, а
водный раствор продукта реакции окрашивает лакмус в синий цвет? Составить уравнение реакции
взаимодействия с натрием.
2. Относительная плотность паров органического соединения по гелию равна 25,5. При сжигании 15,3 г этого
вещества образовалось 20,16 л (н.у.) углекислого газа и 18,9 г воды. Выведите молекулярную формулу
органического соединения. К каким классам органических соединений может относиться данное вещество?
3.При полном сгорании 4,8 г органического вещества, плотность паров которого по водороду равна 16,
получили 6,6 г диоксида углерода и 5,4 г воды. Каковы формула и названия этого вещества?
Составить не менее трех уравнений реакций получения данного вещества.
4.При полном сгорании 0,88 г органического соединения образовалось 896 мл СО 2 (н.у.) и 0,72 г воды.
Выведите молекулярную формулу этого вещества, если плотность паров по водороду равна 44. Укажите, к
каким классам может относиться это вещество. Найти все изомеры данного вещества.
5. При сжигании вещества массой 10,7 г получили 30,8 г углекислого газа, 8,1 г воды и 1,4 г азота. Плотность
паров этого вещества по воздуху равна 3,69. Определите молекулярную формулу вещества.Составить
уравнение реакции данного вещества с хлороводородом, дать название образующемуся продукту.
6.При сгорании 0,9 г газообразного органического вещества выделилось 0,896 л (н.у.) углекислого газа, 1,26 г
воды и 0,224 л (н.у.) азота. Плотность газообразного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную
формулу органического вещества и приведите одно из возможных названий. Привести не менее трех
уравнений реакций получения данного вещества.
7.При сгорании 0,45 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л углекислого газа, 0,63 г
воды и 0,112 л азота.Объемы газов измерялись при нормальных условиях. Плотность газообразного
вещества по азоту 1,607. Установите его молекулярную формулу и приведите одно из возможных названий
этого соединения. С какими из перечисленных соединений может взаимодействовать это вещество: а)
метаном; б) гидроксидом бария; в) водой; г) кислородом; д) бензолом; е) азотной кислотой. Составить
уравнения данных реакций.
8.При полном сгорании 0,62 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л углекислого газа,
0,9 г воды и 0,224 л азота (объемы газов измерены при нормальных условиях). Плотность вещества по
водороду 15,50. Установите его молекулярную формулу и назовите это соединение. Это вещество может
быть получено при взаимодействии:
а) СН4 и НNО3 б) СН3NО2 и Н2 в) СН3ОН и N2
г) СН3ОН и NН3 д) CН3NН3Cl и КОН е) СН3-СН3 и NН3
Составить уравнения осуществимых реакций.
9.Сожгли 6 г вещества и получили 6,72 л углекислого газа (н.у.) и 7,2 г воды. Относительная плотность паров
вещества по воздуху равна 2,07. Определить молекулярную формулу вещества. Для этого вещества
характерны реакции:
а) этерификации б) поликонденсации в) нейтрализации
г) окисления д) дегидратации е) гидратации.
10.Относительная плотность паров органического вещества по водороду равна 30. При сжигании 24 г
вещества образовались 35,2 г оксида углерода (IV) и 14,4 г воды. Определить молекулярную формулу
вещества. Составить уравнения реакций получения данного вещества в лаборатории и промышленности.
11.Относительная плотность паров органического соединения по сернистому газу равна 2. При сжигании 19,2
г этого вещества образуется 52,8 г углекислого газа (н.у.) и 21,6 г воды. Выведите молекулярную формулу
органического соединения. К каким классам органических соединений оно может относиться?
12.При сгорании вещества массой 8,5 г образовались оксид углерода (IV) массой 26,4 г и вода массой 11,7 г.
Плотность паров вещества по воздуху равна 5,862. Определите формулу вещества