М-21 хімія 19.10.21

 

19.10.2021

Практична робота №2 (2 год.)

Тема: ВСТАНОВЛЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНОЇ ФОРМУЛИ РЕЧОВИНИ ЗА ЗАГАЛЬНОЮ ФОРМУЛОЮ ГОМОЛОГІЧНОГО РЯДУ ТА ГУСТИНОЮ АБО ВІДНОСНОЮ ГУСТИНОЮ. ВИВЕДЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНОЇ ФОРМУЛИ РЕЧОВИНИ ЗА МАСОЮ, ОБ᾽ЄМОМ АБО КІЛЬКІСТЮ РЕЧОВИНИ РЕАГЕНТІВ АБО ПРОДУКТІВ РЕАКЦІЇ.

 

Мета: навчитись розв¢язувати задачі на встановлення молекулярної формули речовини за загальною формулою гомологічного ряду та густиною або відносною густиною, за масою, об᾽ємом або кількістю речовини реагентів або продуктів реакції.

 

Теоретична частина.

Опрацювати: Хімія 10 клас (за посиланням «Підручники»), с.40-45, § 7

Хімічну формулу речовини можна вивести, якщо знати, до якого класу чи групи сполук вона належить і яка її відносна молекулярна або молярна маса.

Пригадайте загальні хімічні формули різних класів органічних речовин:

алкани  С_nH_2n+2;

алкени  С_nH_2n, n≥2 ;

алкіни  С_nH_2n-2, n≥2 ;

циклоалкани  С_nH_2n, n≥3 ;

арени  С_nH_2n-6, n≥6 .

Якщо в умові задачі вказано конкретний клас вуглеводню, користуються загальною хімічною формулою цього класу. Якщо вказано «невідомий вуглеводень», його формула записується як С_xН_y, якщо «монохлоропохідна алкану» -  С_nH_2n+1Сl, «дихлоропохідна алкану» -  С_nH_2nСl₂ тощо. Якщо ж зазначено «невідома органічна речовина», то її формулу, зазвичай, записують С_xН_yO_z, враховуючи і оксигеновмісні органічні сполуки.

Молярну масу за відсутності відомостей про неї обчислюють за густиною речовини в газоподібному стані або її відносною густиною за певним газом:

М = ρ · V_m (1)

М(B) = D_A(B) · М(A) (2), де

ρ - густина речовини, D_A(B) - відносна густина газу В за газом А.

D_A(B)=М(В)/М(А)

D_Не(С_nH_2n-2)=7         D_Не(С_nH_2n)=М(С_nH_2n)/М(Не)

М(С_nH_2n)= D_Не(С_nH_2n)* М(Не)=7*4=28 г/моль

Приклади розв’язування задач:

ЗАДАЧА 1. Знайти хімічну формулу алкану, молярна маса якого становить 44 г/моль.

Дано:                                                                                Розв’язання

М(С_nH_2n+2) = 44 г/моль                 1. Виводимо формулу для розрахунку молярної

____________________                    маси алкану, використавши молярні маси

С_nH_2n+2 — ?                                        Карбону і Гідрогену:

                                                           М(СnH2n+2) = n•М(С) + (2n + 2)•М(H) =

                                                           = 12n + 2n + 2 = 14n + 2.

                                                       2. Знаходимо хімічну формулу сполуки:

                                                           14n + 2 = 44; n = 3.

                                                           Формула алкану — С₃Н₈.

Відповідь: С₃Н₈.

 

ЗАДАЧА 2. Знайти хімічну формулу алкану, який має за нормальних умов густину 1,34 г/л.

Дано:                                                                                Розв’язання

ρ(С_nH_2n+2) = 1,34 г/л (н. у.)           1. Обчислюємо молярну масу сполуки, використавши

________________________            формулу (1):

С_nH_2n+2 — ?                                        М(С_nH_2n+2) = ρ(С_nH_2n+2)•V_m =

                                                             = 1,34 г/л•22,4 л/моль = 30 г/моль.

                                                         2. Знаходимо хімічну формулу вуглеводню

                                                             за загальною формулою алканів:

                                                            М(С_nH_2n+2) = n•М(С) + (2n + 2)•М(H);

                                                             14n + 2 = 30; n = 2.

                                                            Формула алкану — С₂Н₆.

Відповідь: С₂Н₆.

Формулу сполуки, яка вступає в реакцію, можна також вивести за її кількістю речовини, масою або об’ємом і аналогічними відомостями про речовини, які утворюються. Такі дані отримують, здійснюючи хімічний експеримент. Наприклад, певну порцію речовини спалюють у спеціальному приладі в надлишку кисню і визначають маси або об’єми продуктів її згоряння — вуглекислого газу, води, азоту тощо.

Приклади розв’язування задач:

ЗАДАЧА 3. Знайти хімічну формулу газуватого вуглеводню, якщо при повному згорянні 50мл цієї сполуки утворюються 150 мл вуглекислого газу і 200 мл водяної пари (об’єми відповідають однаковим умовам).

Дано:                                                                                          Розв’язання

С_xН_y                                                                             1. Складаємо рівняння реакції в загальному вигляді:

V(С_xН_y) = 50 мл                                     2С_xН_y + (4 х+ y)/2 О₂ → 2х СО₂ + y H2О.

V(СО₂) = 150 мл                                    Згідно з хімічним рівнянням, із 2 моль С_xH_y

V(Н₂О, пара) = 200 мл                          утворюються 2х моль СО₂ та –– y моль Н2О.

____________________                    2. Обчислюємо відношення кількостей речовини

С_xН_y — ?                                                 вуглеводню, вуглекислого газу і водяної пари

                                                                (за законом об’ємних співвідношень, кількість  

                                                                 речовини газу пропорційна його об’єму за

                                                                 незмінності зовнішніх умов):

                                                                 υ(С_xН_y) : υ(СО₂) : υ(Н₂О, пара) =

                                                                 = V(С_xН_y) : V(СО₂) : V(Н₂О, пара) =

                                                                 = 50 : 150 : 200 = 1 : 3 : 4.

                                                              3. Знаходимо формулу вуглеводню.

                                                                 Коефіцієнти в хімічному рівнянні пропорційні

                                                               кількостям речовини вуглеводню і продуктів реакції:

                                                                 υ(С_xН_y) : υ(СО₂) : υ(Н₂О, пара) = 1 : 3 : 4 = 2 : 2х : y

                                                                 Звідси    1 : 3 = 2 : 2х        х = 3;

                                                                                1 : 4 = 2 : y          у = 8.

                                                                 Формула вуглеводню — С₃Н₈.

Відповідь: С₃Н₈.

 

ЗАДАЧА 4. Знайти хімічну формулу вуглеводню, якщо при повному згорянні деякої його маси утворюються 22 г вуглекислого газу і 11,25 г води. Відносна густина вуглеводню за воднем становить 29.

Дано:                                                                                 Розв’язання

С_xН_y                                                            1. При повному згорянні вуглеводню всі атоми Карбону

m(СО₂) = 22 г                             «переходять» у молекули вуглекислого газу,

m(Н₂О) = 11,25 г                         а Гідрогену — в молекули води.

D_Н2(СxНy) = 29                          Обчислюємо кількості речовини Карбону і Гідрогену

_________________                   в продуктах згоряння, а отже, й у вуглеводні:

СxНy — ?                                    υ(СО₂) = m(CО₂)/ M(CО₂)

                                                     M(CО₂) = 12+16•2= 44 (г/моль)

                                                     υ(СО₂) = 22 : 44 = 0,5 (моль);

                                                     υ(Н₂О) = m(Н₂О)/ M(Н₂О)

                                                     M(Н₂О) = 1•2+16 = 18 (г/моль)

                                                     υ(Н₂О) =11,25 : 18= 0,625 (моль).

                                                     Звідси υ(С) = 0,5 моль; υ(H) = 0,625•2= 1,25 моль.

                                                 2. Знаходимо найпростішу формулу вуглеводню:

                                                      x : y = υ(С) : υ(Н) = 0,5 : 1,25 = 1 : 2,5

                                                      Помноживши кожне число знайденого співвідношення

                                                      на 2, отримуємо цілі індекси х та у:

                                                      x : y = (1 · 2) : (2,5 · 2) = 2 : 5.

                                                      Найпростіша формула вуглеводню С₂Н₅. Істинна формула

                                                      сполуки С_xН_y кратна найпростішій —(С₂Н₅)n.

                                                 3. Виводимо істинну формулу сполуки. Для цього спочатку

                                                     обчислюємо молярну масу вуглеводню, використавши

                                                     математичний вираз (2):

                                                     М(С_xН_y) = D_Н2(С_xН_y) · М(H₂) = 29 · 2 = 58 (г/моль).

                                                     М(С₂Н₅) = 12 · 2 + 1 · 5 = 29 (г/моль)

                                                     Оскільки М(С_xН_y) = n · М(С₂Н₅), то n= 58 : 29 = 2

                                                      Істинна формула сполуки — (С₂Н₅)₂, або С₄Н₁₀.

Відповідь: С₄Н₁₀.

 

Практична частина.

І рівень

Задача 1. Обчисліть молярну масу органічної речовини, якщо її густина становить (за варіантом). 1 бал

Задача 2. Обчисліть молярну масу органічної речовини, якщо густина випарів цієї речовини за (газ за варіантом) становить (за варіантом). 1 бал

Задача 3. Знайдіть хімічну формулу алкану, молярна маса якого становить (за варіантом) г/моль. 1 бал

Задача 4. Знайдіть хімічну формулу алкену, молярна маса якого становить (за варіантом) г/моль. 1 бал

 

ІІ рівень

Задача 5. Знайдіть хімічну формулу алкану, який має за нормальних умов густину (за варіантом). 2 бали

Задача 6. Знайдіть хімічну формулу алкіну, густина випарів якого за воднем становить (за варіантом). 2 бали

Задача 7. Знайдіть хімічну формулу газуватого вуглеводню, якщо при повному згорянні 224 мл цієї сполуки утворюються 448 мл вуглекислого газу і 448 мл водяної пари (об’єми відповідають однаковим умовам), назвіть його. 2 бали

Задача 8. Знайдіть хімічну формулу вуглеводню, якщо при повному згорянні деякої його маси утворюються 8,8 г вуглекислого газу і 1,8 г води. Відносна густина вуглеводню за гелієм становить 6,5. Назвіть цей вуглеводень. 2 бали

 

ІІІ рівень

Задача 9. Визначте формулу бромопохідного метану, якщо його відносна густина за гелієм становить 23,75. Назвіть цю сполуку. 2 бали

Задача 10. При спалюванні 0,1 моль вуглеводню утворюється 11,2 л карбон (ІV) оксиду і 10,8 г води. Виведіть молекулярну формулу сполуки і назвіть цей вуглеводень. 2 бали

Примітка: 

1) максимально можлива оцінка за умови виконання задач І рівня – 4

2) максимально можлива оцінка за умови виконання задач ІІ рівня – 8 (задачі І рівня не враховуються)

3) задачі ІІІ рівня зараховуються тільки за умови виконання задач ІІ рівня (задачі І рівня не враховуються), максимально можлива оцінка - 12

 

Вихідні дані (за варіантами ):

Варіант	Задача 1 ρ , г/л	Задача 2		Задача 3 М, г/моль	Задача 4 М, г/моль	Задача 5 ρ , г/л	Задача 6 DН2
		за газом	значення густини за цим газом
1	0,7143	Н2	8	16	350	6,9643	13
2	1,3393	О2	1,375	30	336	7,5893	20
3	1,9643	N2	2,57	58	322	8,2143	27
4	2,5893	Cl2	1,21	72	308	8,8393	34
5	3,2143	He	11	86	294	9,4643	41
6	3,8393	CO2	1,95	100	280	10,0893	48
7	4,4643	Н2	50	114	266	10,7143	55
8	5,0893	О2	3,56	128	252	3,2143	62
9	5,7143	N2	4,57	142	238	3,8393	69
10	6,3393	Cl2	1,8	156	224	4,4643	76
11	1,1607	He	7	170	210	0,7143	83
12	1,2500	CO2	0,95	184	196	1,3393	90
13	1,3393	Н2	28	198	182	1,9643	97
14	1,8750	О2	1,75	212	168	2,5893	104
15	2,5000	N2	2	226	154	3,2143	111
16	3,1250	Cl2	1,18	240	140	3,8393	118
17	3,7511	He	17,5	254	126	4,4643	125
18	4,3751	CO2	1,91	268	112	5,0893	132
19	5,0132	Н2	13	282	98	5,7143	139
20	5,6252	О2	1,25	296	84	6,3393	146
21	6,2503	N2	0,93	310	70	0,7143	153
22	1,7857	Cl2	0,96	324	56	1,3393	160
23	2,4107	He	10	338	42	1,9643	167
24	3,0357	CO2	2,86	352	28	2,5893	174

 

Висновок.