Розв’язання задач на виведення формули вуглеводнів

Розв’язання задач на виведення формули вуглеводнів

1. Обговорення алгоритму визначення молекулярної формули різними способами (на картці)

Обчисліть молекулярну масу за однією з формул:

M = Da · MA;

Якщо зазначено приналежність до гомологічного ряду:

• записати загальну формулу — CnH2n+2;

• M = 12n + 2n + 2;

• обчислити n за відомою М.

Якщо дано масові частки елементів у складі речовини:

• обчислити за формулою масової частки кількість атомів кожного елемента:

За продуктами згоряння із загального рівняння хімічної реакції горіння вуглеводнів:

2. Практика на прикладах

(Учні виконують два-три індивідуальні завдання в зошиті, учитель консультує.)

♦ Відносна молекулярна маса алкану — 58. Визначте його формулу.

M = 14n + 2 = 58 (г/моль)   n = 4   C4H10 — бутан.

♦ 1 л алкану має масу 1,965 г. Визначте його формулу.

IV. Самостійна робота за картками

Учні виконують завдання самостійно або фронтально під керівництвом учителя, форму роботи й форму перевірки розв’язання задач обирає вчитель.

Задача 1. Речовина кількістю речовини 0,2 моль цілком згоріла в атмосфері кисню. Утворилися карбон(IV) оксид кількістю речовини 1 моль і вода масою 21,6 г. Визначте формулу речовини.

Задача 2. Масова частка Карбону в складі речовини — 84 %. Відносна густина парів цієї речовини за киснем дорівнює 3,125. Визначте молекулярну формулу речовини.

Задача 3. Вуглеводень масою 4,3 г повністю спалили. Маса вуглекислого газу, що утворилася, дорівнює 13,25 г. Відносна густина парів за повітрям — 2,966. Визначте формулу речовини.

Задача 4. У результаті спалювання газу кількістю речовини 1 моль (за н. у.) утворився карбон(IV) оксид масою 132 г. Густина газу дорівнює 1,961 г/м3. Визначте молекулярну формулу речовини.

Задача 5. У результаті спалювання газу об’ємом 5,6 л (за н. у.) утворилися карбон(IV) оксид об’ємом 22,4 л і вода масою 22,5 г. Відносна густина за метаном становить 3,625. Визначте формулу речовини. Зобразіть структурні формули ізомерів цієї речовини.

Задача 6. Алкен об’ємом 5,6 м3 спалили в атмосфері кисню. Утворилися карбон(IV) оксид об’ємом 11,2 м3 і вода масою 9 кг. Відносна густина за киснем — 0,875. Визначте формулу речовини.

Задача 7. Газоподібна речовина знебарвлює розчин калій перманганату. На згоряння 1 л такої речовини витрачається кисень об’ємом 4,5 л (н. у.) і утворюється карбон(IV) оксид об’ємом 3 л. Визначте його формулу. Напишіть рівняння полімеризації цієї речовини.

Задача 8. У процесі згоряння сполуки кількістю речовини 0,5 моль утворився вуглекислий газ кількістю речовини 2,5 моль. Визначте молекулярну формулу речовини. Напишіть рівняння її одержання.

Задача 9. Унаслідок згоряння алкену кількістю речовини 0,25 моль виділився карбон(IV) оксид об’ємом 44,8 л (н. у.). Густина його парів за карбон(IV) оксидом дорівнює 4. Визначте формулу цієї речовини, зобразіть структурні формули ізомерів цієї речовини.

Задача 10. Алкін масою 3,24 г згорів у атмосфері кисню. Утворився карбон(IV) оксид масою 10,56 г. Визначте молекулярну формулу алкіну, якщо відносна густина його за нітроген(II) оксидом становить 1,8.

Задача 11. Масова частка Карбону в складі алкіну — 90 %. Відносна густина за неоном дорівнює 2. Визначте молекулярну формулу вуглеводню й зобразіть його структурну формулу.

Задача 12. Вуглеводень ряду алкінів масою 10,8 г повністю прореагував з гідроген хлоридом масою 14,6 г. Визначте молекулярну формулу алкіну, зобразіть структурні формули його ізомерів і назвіть їх.

Задача 13. Арен масою 1,56 г повністю спалили в атмосфері кисню. Утворився карбон(IV) оксид масою 5,28 г. Відносна густина парів цієї речовини за гелієм дорівнює 19,5. Визначте формулу арена, напишіть його структурну формулу.

Задача 14. Масова частка Карбону в складі арену — 90,57 %. Відносна густина парів речовини за вуглекислим газом дорівнює 2,41. Визначте формулу цієї речовини.

 Виведення формул речовин за масовими частками елементів 

Алгоритм 21 

З використанням атомного фактору 

1.  
Позначити число атомів з елементів через x, y, z. 

2.  
Знайти співвідношення між числом атомів у молекулі, поділивши масові частки кожного елемента на їх відносні атомні маси. 

3.  
Знайдене відношення перевести до цілочисельного значення, для чого всі члени другої половини рівності розділити на найменше число. 

4.  
Написати найпростішу формулу речовини. 

Алгоритм 22 

Через кількість речовини 

1.  
Прийняти масу речовини за 100 г. 

2.  
Обчислити маси кожного з елементів в речовині. 

3.  
Обчислити кількості речовини кожного з елементів. 

4.  
Знайти співвідношення між кількостями елементів. 

5.  
Записати найпростішу формулу. 

Приклад 33

У складі сполуки масові частки елементів Калію, Хрому та Оксигену складають відповідно 26,53%; 35,37% та 38,09%. Визначити формулу речовини.

Дано:	Розв’язання:
ω%(К)=26,53% ω%(Сr)=35,37% ω%(О)=38,09%	І спосіб КxCryOz 1. Які співвідношення між атомами в речовині? х : у : z =  : : = :- :   = = 0,68 : 0,68 : 2,38 2.Приводимо знайдене співвідношення до цілочисельного значення: х : у : z =  :   :  К2Cr2O7 ІІ спосіб Нехай маса КxCryOz = 100 г. Яка маса кожного елемента в сполуці?  m (K) =  m(Cr) = m (О) =    Яка кількість речовини кожного елемента?  ν (К) =  ν (Сг) = ν (О) =   Яке співвідношення кількостей речовини кожного з елементів?  ν (К) : ν (Сг) : ν (О)= 0,68 : 0,68 : 2,38 =1 :1 : 3,5 = 2 : 2 : 7
КxCryOz - ?
Відповідь: К2Cr2O7

6.2. Виведення формул речовин за масовими частками елементів та відносною густиною 
Обчислення з використанням атомного фактора 
Алгоритм 23 

1.  
Позначити число атомів кожного з елементів через x,y,z. 

2.  
Знайти співвідношення між числом атомів у молекулі, поділивши масові частки кожного елемента на їх відносні атомні маси. 

3.  
Знайдене відношення перевести до цільночисельного значення, для чого всі члени другої половини рівності розділити на найменше число. 

4.  
Написати найпростішу формулу і обчислити відносну молекулярну масу. 

5.  
Визначити справжню відносну молекулярну масу речовини за відносною густиною. 

6.  
Обчислити, у скільки разів справжня відносна молекулярна маса більша за відносну молекулярну масу формули найпростішої речовини. 

7.  
Число атомів кожного з елементів збільшити у потрібне число разів. 

8.  
Записати справжню формулу речовини. 

Приклад 34

Масова частка Карбону в органічній речовині складає 82,76%, Гідрогену – 17,24%. Визначити формулу речовини, якщо відносна густина її за воднем становить 29.

Дано:	Розв’язання:
ω(C)=82,76% ω(H)=17,24%	1. Яке співвідношення атомів у сполуці? DH2 (CxHy)=29 х : у =   :  = 6,9 : 17,24 = 1 : 2,5 = 2 : 5 2. Найпростіша формула С2Н5; М(С2Н5) = 29 г/моль 3. Яка справжня молекулярна маса речовини? Мr(СхНу)=D·М(Н2)=58 4. У скільки разів справжня відносна молекулярна маса більша за найпростішу відносну молекулярну масу? 58 : 29 = 2 5. Яка справжня формула речовини? С4Н10; М(С4Н10)=58 г/моль
CxHy - ?
Відповідь: С4Н10

6.2.2. Обчислення через масову частку елемента

Алгоритм 24 

1.  
Обчислити справжню молекулярну масу речовини за відносною густиною. 

2.  
Обчислити число атомів кожного з елементів у речовині за формулою: 

ω% (E) =   ; N(E) =   

3.  
Записати формулу речовини та обчислити її молярну масу. 

Розв’язання: 

1.  
Яка справжня молекулярна маса речовини? Мr (СхНу)=D·М(Н₂)=58 

2.  
Яке число атомів Карбону і Гідрогену у сполуці? 

N(C) =  = 4; N (H) =   =10 

3.  
Яка справжня формула речовини? 

М(С₄Н₁₀) = 58 г/моль; 58=58, отже справжня формула С₄Н₁₀.

Відповідь: С₄Н₁₀

6.3. Виведення формул речовин за продуктами згоряння 
6.3.1. З використанням кількостей речовин 
Алгоритм 25 

1.  
Обчислити справжню відносну молекулярну масу речовини. 

2.  
Обчислити кількості аналізованої речовини і продуктів згоряння. 

3.  
Обчислити співвідношення кількостей. 

4.  
Записати схему реакції окиснення речовини, прийнявши її за вуглеводень, проставивши в схемі одержані кількості речовин. 

5.  
Записати формулу речовини та обчислити її відносну молекулярну масу. 

6.3.2. З використанням методу пропорції на основі

схеми реакції окиснення 
Алгоритм 26 

1.  
Обчислити справжню відносну молекулярну масу речовини. 

2.  
Записати схему реакції окиснення речовини, припустивши, що вона – вуглеводень. Урівняти рівняння реакції по числу атомів карбону і гідрогену. 

3.  
Проставити в схему рівняння реакції числові позначення. 

4.  
Обчислити число атомів Карбону і Гідрогену. 

5.  
Обчислити число атомів третього елемента – Оксигену (якщо він є). 

6.  
Записати формулу речовини та обчислити її відносну молекулярну масу. 

6.3.3. З використанням мас елементів та співвідношенням їх атомів

Алгоритм 27 

1.  
Обчислити справжню відносну молекулярну масу речовини. 

2.  
Обчислити маси Карбону і Гідрогену в речовині через продукти згорання. 

3.  
Обчислити масу Оксигену в речовині, для чого від загальної маси речовини відняти масу карбону і гідрогену. 

4.  
Обчислити співвідношення атомів С,Н,О в молекулі речовини. 

5.  
Записати справжню формулу речовини та обчислити її відносну молекулярну масу. 

Приклад 35

При спалюванні органічної речовини масою 1,1 г утворився вуглекислий газ масою 2.2 г і вода масою 0.9 г. Вивести формулу речовини, якщо її пари об’ємом 0,7 л мають масу 2,75 г.

Дано:	Розв’язання:
m(реч.)= 1,1 г m(СО2)= 2,2 г m(Н2О)= 0,9 г V пар = 0,7 л m(пар)=2,75 г	І спосіб: 1. 0.7 л важить 2,75 г 22,4л – // – х х = (2,75·22,4) : 0,7 = 88 (г) 2. Які кількості речовин? ν (реч) = 1,1 : 88 = 0,0125 (моль) ν (CO2) = 2,2 : 44 = 0,05 (моль) ν (H2O) = 0,9 : 18 = 0,05 (моль) 3. Яке співвідношення кількостей речовин? ν (реч) : ν (СО2) : ν (Н2О) = 0,0125 : 0,05 : 0,05 = 1 : 4 : 4 4. Скільки атомів С та Н в речовині? СхНу + О2  4 COà2 + 4 H2O x = 4; y = 8 5. Скільки атомів О в речовині? N (O) = (88 – 4·12+8) : 16 = 32 : 16 = 2 6. Яка справжня формула? С4Н8О2 Мг = 88 ІІ спосіб: 1. Яка справжня молекулярна маса речовини? 0.7 л важить 2,75 г 22,4л – // – х х = (2,75·22,4) : 0,7 = 88 (г) 2. Записати рівняння реакції горіння речовини: 1,1 г 2,2 г 0,9 г СхНу + О2  x COà2 + y/2 H2O Мr = 88 Мr = 44 Мr = 18 m = 88 m = 44x m = 9y x =  = 4; y =   = 8 3. Скільки атомів О в молекулі речовини? N(O) = = 2 4. Яка справжня формула речовини? С4Н8О2; Мr (С4Н8О2) = 88 ІІІ спосіб: 1. Яка справжня молекулярна маса речовини? 0.7 л важить 2,75 г 22,4л – // – х х = (2,75·22,4) : 0,7 = 88 (г) 2. Які маси С та Н в речовині? СО2  C Hà2 2HàO M=44 г/моль M=12 г/моль M=18 г/моль M=1 г/моль m=44 г m=12 г m= 18 г m= 2 г 2.2 г х 0.9 г у х=0,6 (г) у= 0,1 (г) 3. Яка маса О в речовині? m (О) = 1,1 – (0,6 + 0,1) = 0,4 (г) 4. Яке співвідношення атомів у молекулі? ν (C) : ν (H) : ν (O) = :   :   = 0,05 : 0,1 : 0,025 = 2 : 4 : 1 5. Яка найпростіша формула речовини? С2Н4О; Мr = 44 6. У скільки разів справжня відносна молекулярна маса більша за найпростішу відносну молекулярну масу? n = 88 : 44 = 2 7. Справжня молекулярна формула речовини С4Н8О2. Мr (С4Н8О2)= 88
формула - ?
Відповідь: С4Н8О2