Решение расчетных задач на установление формулы вещества
Установление формулы вещества по массовым долям элементов, входящих в его состав.
Задача 1. Массовые доли меди и кислорода в оксиде меди соответственно равны 88,8% и 11,2%. Установить простейшую формулу вещества.
1. Сумма массовых долей меди и кислорода составляет 100%. Следовательно, других элементов в веществе нет.
2. Находим соотношение между числами молей атомов меди и кислорода:
Следовательно, простейшая формула: Си2О
Задача 2. В оксиде серы на 2 массовые части серы приходится 3 массовые части кислорода. Установить формулу вещества.
Следовательно, на 1 атом серы приходится 3 атома кислорода. Формула: SO3
Задача 3. Найти формулу кристаллогидрата сульфата алюминия, содержащего 48,6 масс % кристаллизационной воды.
В общем виде формула кристаллогидрата может быть записана как Al2(SO4)3*n H2O Решение задачи сводится к нахождению величины n. Если кристаллогидрат содержит 48,6 масс % воды ,то это значит, что 100 г. кристаллогидрата содержит 48,6 г. воды и 51,4 г.безводного сульфата алюминия. Исходя из этого, можно определить число молей воды, приходящееся на 1 моль Al2(SO4)3. Молярная масса Al2(SO4)3=342 г/моль, тогда
Теперь определяем число молей воды, содержащееся в 323,3 г:
Задачи для самостоятельного решения.
1. Вещество содержит кислорода – 47,06%, фосфора – 22,79%, калия – 28,68%, водорода – 1,47%.Определите формулу вещества.
2. Образец оксида азота массой 11 г занимает объем 5,6 л (н. у.). Массовая доля азота в нем – 63,64%.Установите формулу оксида.
3. По данным элементного анализа одноосновной карбоновой кислоты было установлено, что в ней углерода – 48,65%, водорода – 8,11. Выведите формулу карбоновой кислоты.
4. Установите молекулярную формулу дибромалкана, содержащего 85,11% брома.
Установление формулы вещества на основании уравнений реакций с его участием.
Задача 1. При нагревании соли массой 12,8 г. образуются вода массой 7,2 г. и азот объема 4,48 л. (н.у.) Определите формулу соли, если её молекулярная масса равна 64 г/моль.
1. Определим количество моли образовавшегося азота:
2. Вычислим количество молей атомарного азота, соединяющегося в образце исходного вещества:
3. Определим количество вещества полученной воды:
4. Количество молей атомарного водорода и кислорода, которые содержались в образце соли, составляет:
5. Находим соотношение количеств веществ атомарных азота, водорода и кислорода в соединении:
Следовательно, соль имеет формулу (NH2O)x
6. Зная, что молекулярная масса вещества равна 64г/моль, получаем:
Соль имеет элементный состав N2H4O2, или NH4NO2. При нагревании образуется вода и азот: NH4NO2 = 2H2O+N2
Задача2. Некоторая предельная одноосновная кислота массой 6г требует для полной этерификации такой же массы спирта. При этом получается 10,2г сложного эфира. Установите молекулярную формулу кислоты.
1. Записываем в общем виде уравнение реакции:
2. Определяем массу выделившейся воды: (6+6) – 10,2=1,8 г, что составляет n(H2O)=
3. По уравнению реакций видим, что 6 г кислоты составляет 0,1 моль, т.к. кислота и вода находятся в соотношении 1:1
4. Опредиляем молярную массу кислоты:
М (кислоты) = 60г/моль
5. Общая формула кислоты:
Формулы кислоты СH3COOH– уксусная кислота.
Задачи для самостоятельного решения.
1. Для восстановления 2,68 г оксида трехвалентного металла водородом, получены при взаимодействии 3,39 г цинка с разбавленной серной кислотой. Определить формулу оксида.
2. При каталитическом гидрировании 23,2 г альдегида было получено 24 г соответствующего спирта. Назовите исходный альдегид.
3. При дегидратации 18,5 г предельного одноатомного спирта образовался алкен, объем которого равен 3,36 л (н. у ). Выход алкена составил 60% от теоретически возможного. Определите формулу спирта.
Установление формулы вещества по продуктам сгорания.
Первый способ решения.
Задача 1. При сгорании органического вещества массой 4,8 г образовались 3,36 л углекислого газа (н.у) и 5,4 г воды. Плотность паров этого вещества по водороду составляет 16. Определить формулу вещества.
1. Используя формулу относительной плотности находим молярную массу органического вещества: М (вещества)=2Дн2= 2*16=32г/моль
2. Вычисляем сколько г углерода содержится в 3,36л углекислого газа, следовательно, столько же г углерода содержалось в органическом веществе:
3. Аналогично находим массу водорода в 5,4 г воды:
4. Определяем, не входит ли еще другой элемент в состав органического вещества? Для этого находим сумму масс углерода и водорода, сравниваем с массой вещества по условию задачи: 1.8 + 0,6 = 2,4 г следовательно, входит еще и кислород, масса его составляет: 4,8 -2,4 = 2,4 г
5. Находим соотношение между числами молей атомов углерода, водорода и кислорода:
М(СH4O)=12+4+16=32г/моль. Эта цифра совпадает с молярной массой органического вещества, следовательно это и есть истинная формула органического вещества.
Второй способ решения (через уравнение реакции горения органического вещества)
Задача 2. При сжигании 8,6 г углеводорода образовалось 26,4 г углекислого газа и 12,6 г воды. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху равна 2,966. Определите молекулярную формулу этого вещества.
1. Пусть состав органического вещества – СxHy
2. Записываем в общем виде уравнение реакции горения органического вещества:
3. Вычисляем молярную массу органического вещества: М (СxHy) = 2,966*29=86 г/моль
6. Составляем простейшую формулу углеводорода: С6Н14
7. Проведем проверку ответа. Для этого вычислим молярную массу простейшего углеводорода: М (С6Н14) = 12*6 +14 = 86г/моль. Это значение совпадает с М (Сх Нy).
8. Истинная формула углеводорода – С6Н14
Задачи для самостоятельного решения.
1. При сгорании 1,8 г органического вещества образовалось 3,96 г углекислого газа и 1,96 г воды. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 30. Выведите молекулярную формулу этого органического вещества.
2. При сгорании углеводорода объемом 0,6 л выделился углекислый газ объемом 1,2 л (н.у). Масса 1 л этого углеводорода равна 1,16 г. Определите молекулярную формулу этого углеводорода.
3. Определите молекулярную формулу органического вещества, если при сжигании 25,2 г его образовалось 40,32 л углекислого газа (н.у.) и 32,4 г воды. Плотность этого вещества равна 1,875 г/л.