Задачи на вывод молекулярных формул веществ

Информация из опыта работы
подготовлена учителем химии
высшей категории
МОУ «СОШ №73»
для участия в форуме
«Что делать всем
заинтересованным в успешном
сдаче ЕГЭ в 2010 году.»
г.Оренбург
2010 г.
С5.
Задачи на вывод
молекулярных формул веществ.
I. Определение молекулярной формулы
вещества по массовым долям образующих
её элементов.
При взаимодействии одноатомного спирта, содержащего
34,79% кислорода, 13,04% водорода, с органической
кислотой имеющей неразветвлённое строение,
образовалось вещество, плотность паров которого по
водороду равна 58. Определите молекулярную формулу
каждого из веществ, участвующих в реакции и дайте им
названия.
Решение:
Дано:
W % ( О) = 34,79%
W % ( Н) = 34,79%
1) Находим массовую долю углерода в
спирте:
ДН (эфира) = 58
W % ( С) = 100% - W ( Н) - W % ( О) = =
100% - 13,04% - 34,79% = 52,17%
2
МФ (спирта) - ?
МФ (кислоты) - ?
МФ (эфира) - ?
2) Определяем соотношение элементов
в формуле спирта - СхНуОz
52,17 13,04 34,79
x: y:z 
:
:
 2 : 6 :1
12
1
16
3) Составляем формулу спирта: С2Н5ОН - этанол.
4) Найдем молярную массу эфира
ДН
( эфира ) 
2
М ( эфира )
 М ( эфира )  Д Н ( эфира )  М ( Н 2 )
2
М (Н 2 )
М(эфира ) = 58 ∙ 2 г/моль = 116 г/моль
Дано:
W % ( О) = 34,79%
W % ( Н) = 34,79%
ДН (эфира) = 58
2
МФ (спирта) - ?
МФ (кислоты) - ?
МФ (эфира) - ?
Решение:
5) Определяем формулу и название
кислоты:
Так как общая формула сложного эфира
RCOOC2H5, то М(R)=116-12-32-29 =
43 г/моль, значит М(R)= 43 г/моль ,
методом подбора определяем формулу
радикала – С3Н7 , который
соответствует бутановой или масляной
кислоте С3Н7COOН
6) Определяем формулу и название сложного эфира:
С3Н7COOC2H5 – этиловый эфир бутановой (масляной) кислоты.
Ответ: С3Н7COOC2H5
II. Определение молекулярной формулы
вещества по уравнениям химических
реакций.
При взаимодействии 11,6 г. предельного альдегида с
избытком гидроксида меди (II) при нагревании
образовался осадок массой 28,8 г. Выведите
молекулярную формулу альдегида.
Решение:
Дано:
O
m(Cn H 2 n 1  C
)  11,6г
H
m ( Cu2O) = 28,8 г.
1) Записываем уравнение реакции в
общем виде и находим количество
вещества альдегида:
МФ (альдегида) - ?
t0
Сn H 2 n1CHO  2Cu(OH ) 2  Cn H 2 n1COOH  Cu2O  2 H 2O
28,8г
n(Cn H 2 n 1CHO )  n(Cu2O) 
 0,2 моль
144г / моль
М=144 г/моль
2) Рассчитываем молярную массу альдегида:
m
11,6г
M (Cn H 2 n 1CHO ) 

 58г / моль
n 0,2 моль
3) Определяем число атомов углерода в молекуле альдегида и
устанавливаем его формулу:
М(Сn H2n+1 CHO) = 12n + 2n + 1 + 12 + 1 + 16 = 14n + 30
14n + 30 = 58
14n = 58 - 30
14n = 28
n = 28 : 14
n=2
Следовательно, формула альдегида С2 H5 CHO
Ответ: С2 H5 CHO
III. Определение молекулярной формулы
вещества по продуктам сгорания.
При сгорании вторичного амина выделилось 0,672 л
углекислого газа, 0,81 г Н2О и 0,112 л азота.
Составить структурную формулу амина, назвать его.
Дано:
V ( CO2) = 0,672 л
m ( Н2O) = 0,81 г
V( N2) = 0,112 л
МФ (амина) - ?
Решение:
1) Рассчитываем количества веществ
CO2 , Н2O и N2 и количества веществ
элементов углерода ( C) , водорода ( Н) ,
азота ( N)
V (CO2 )
0,672л
n(CO2 ) 

 0,03 моль
Vm
22,4 л/моль
n(C)  n(CO2 )  0,03моль
m( H 2 O )
0,81г
n( Н 2 О ) 

 0,045 моль
M ( H 2O) 18 г/моль
n( Н )  2n( Н 2О)  0,045моль  2  0,09 моль
V (N2 )
0,112л
n( N 2 ) 

 0,005 моль
Vm
22,4 л/моль
n( N )  2n( N2 )  0,005моль  2  0,01 моль
Дано:
V ( CO2) = 0,672 л
m ( Н2O) = 0,81 г
V( N2) = 0,112 л
МФ (амина) - ?
Ответ:
Решение:
1) Находим отношения количеств веществ
атомарных углерода, водорода, азота:
n(C) : n(Н) : n(N) = 0,03 : 0,09 : 0,01=
=3:9:1
Следовательно формула вторичного
амина
СН3 – NH – C2H5
СН3 – NH – C2H5 – метилэтиламин.
Задание
С4.
Рассчитайте, какой объём 10% - ного раствора
хлороводорода плотностью 1,05 г/мл пройдёт
на полную нейтрализацию гидроксида кальция,
образовавшегося при гидролизе карбида кальция,
если выделившийся при гидролизе газ занял
объём 8,96 л (н.у.)
Дано:
V (C2Н2) = 8,96 л
Решение:
1) Составляем уравнения реакций:
↑
I.
CaC
+
2H
O
=
Ca(OH)
+
C
H
2
2
2
2
2
ρр-ра (НСl) = 1,05 г/мл
W (HCl) = 10% или 0,1 II. Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
2) Рассчитываем количества вещества
Vр-ра (HCl) - ?
ацетилена и щёлочи:
8,96л
n(С2 Н 2 ) 
 0,4 моль
22,4 л/моль
из уравнения I следует, что n(Ca(OH)2) = n(C2H2) = 0,4 моль
3) Рассчитываем количество вещества хлороводорода и его массу
из уравнения II следует, что
n(HCl) = 2∙n(Ca(OH)2) = 0,8 моль
m(HCl) = n ∙ M = 0,8 моль ∙ 36,5 г/моль = 29,2 г
Дано:
V (C2Н2) = 8,96 л
ρр-ра (НСl) = 1,05 г/мл
Решение:
4) Определяем массу и объём раствора
кислоты:
mв ва 29,2г


W (HCl) = 10% или 0,1 m р  ра ( HCl ) 
w
0,1
 292г
Vр-ра (HCl) - ?
292г
V р  ра ( HCl )  

 1,01г / моль
m
 278,1мл
Ответ: V р  ра ( HCl )  278,1мл
Задание
С4.
Аммиак, выделившийся при взаимодействии
107г 20% раствора хлорида аммония со 150г
18% раствора гидроксида натрия, полностью
прореагировал с 60% ортофосфорной кислотой с
образованием дигидрофосфата аммония.
Определите массовую долю хлорида натрия в
растворе и необходимую массу 60% раствора
ортофосфорной кислоты.
Дано:
mр-ра(NH4Cl) = 107 г
W (NH4Cl) = 20% или 0,2
mр-ра(NaOH) = 150 г
W (NaOH) = 18% или 0,18
W (H3PO4) = 60% или 0,6
W (NaCl) - ?
mр-ра(H3PO4) - ?
Решение:
1) Составляем уравнения реакций
хлорида аммония с гидроксидом
натрия:
NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3↑+
+ H2O
2) Определяем, какое вещество
израсходуется полностью (в
недостатке):
m( x)
w( x) 
 m( NH 4Cl )  w  m р  ра  107 г  0,2  21,4г
m р  ра
n( NH 4Cl ) 
m( NH 4Cl )
21,4 г

 0,4 моль
M ( NH 4Cl ) 53,5г / моль
m( NaOH )  w  m р  ра  0,18 150г  27 г
n( NaOH ) 
m
27 г

 0,675 моль
M 40 г / моль
следовательно полностью
израсходуется NH4Cl
Дано:
mр-ра(NH4Cl) = 107 г
W (NH4Cl) = 20% или 0,2
mр-ра(NaOH) = 150 г
W (NaOH) = 18% или 0,18
W (H3PO4) = 60% или 0,6
Решение:
3) Рассчитываем количество
вещества и массу образовавшегося
хлорида натрия:
Из уравнения следует, что
n(NaCl) = n(NH4Cl) = 0,4 моль
m (NaCl) = n ∙ M = 0,4моль ∙
W (NaCl) - ?
∙ 58,5 г/моль = 23,4г.
mр-ра(H3PO4) - ?
4) Определяем массу
образовавшегося аммиака:
из уравнения следует, что n (NH3) = n (NH4Cl) = 0,4 моль
m (NH3) = n (NH3) ∙ M(NH3) = 0,4 моль ∙ 17 моль = 6,8 г
Дано:
Решение:
mр-ра(NH4Cl) = 107 г
W (NH4Cl) = 20% или 0,2
mр-ра(NaOH) = 150 г
W (NaOH) = 18% или 0,18
W (H3PO4) = 60% или 0,6
W (NaCl) - ?
mр-ра(H3PO4) - ?
5) Рассчитываем массовую долю NaCl в
образовавшемся растворе:
m(р-ра) = m (NH4Cl) + m(NaOH) - m(NH3) = 107г + 150г – 6,8 г =250,2 г
23,4г
m( NaCl)

w( NaCl ) 

m( ра  ра) 250,2г
 0,093или9,3%
6) Составляем уравнение реакции аммиака
с ортофосфорной кислотой и определяем массу её 60% раствора:
NH3 + H3PO4 = NH4H2PO4 (кислая соль образуется согласно
условию задачи) по уравнению n(NH3)=n(H3PO4)= 0,4 моль
m(H3PO4) = n ∙ M = 0,4 моль ∙ 98 г/моль = 39,2 г
m р  ра 
m( H 3 PO4 ) 39,2г

 65,3г
w
0,6
Ответ:
W (NaCl) = 9,3%
mр-ра(H3PO4) =65,3г