МХ-22 (ХТІ) органічна хімія 01.11.22

01.11.2022

Практична робота №3 (2 год.)

Тема: ВИВЕДЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНОЇ ФОРМУЛИ РЕЧОВИНИ ЗА МАСОЮ, ОБ᾽ЄМОМ АБО КІЛЬКІСТЮ РЕЧОВИНИ РЕАГЕНТІВ АБО ПРОДУКТІВ РЕАКЦІЇ.

 

Мета: навчитись розвʼязувати задачі на встановлення молекулярної формули речовини за масою, об᾽ємом або кількістю речовини реагентів або продуктів реакції.

Теоретична частина.

Формулу сполуки, яка вступає в реакцію, можна 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.

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.

Приклади розв’язування задач:

ЗАДАЧА 1. 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 2. 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. 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. 1 бал

Задача 2. 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. 1 бал

Задача 3. 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.  1 бал

Задача 4. Під час спалювання 5,6 л вуглеводню утворився вуглекислий газ об’ємом 22,4 л (н. у.) і 22,5 г води. Визначте формулу вуглеводню.  1 бал

 

ІІ рівень

Задача 5. На спалювання 1 моль насиченого вуглеводню витрачається 78,4 л кисню. Який це вуглеводень?). 1 бал

Задача 6. Внаслідок спалювання 0,65 г речовини одержали 2,2 г вуглекислого газу та 0,45 г води. Густина цієї речовини за воднем дорівнює 39. Визначте молекулярну формулу речовини. 1 бал

Задача 7. У результаті спалювання 44,8 л насиченого вуглеводню утворилося 134,4 л вуглекислого газу (н. у.). Визначте формулу вуглеводню. 1 бал

Задача 8. Під час спалювання 5 г органічної речовини утворюється 13,75 г вуглекислого газу і 11,25 г води. Відносна густина пари речовини за воднем дорівнює 8. Виведіть формулу сполуки. 1 бал

 

ІІІ рівень

Задача 9. На спалювання алкану витратили кисень об’ємом 145,6 л (н. у.). Визначте молекулярну формулу алкану. Складіть структурні формули його ізомерів. 1 бал

Задача 10. ДДТ - класичний приклад інсектициду й чи не найвідоміший стійкий органічний забруднювач довкілля. Складником цієї речовини, окрім Карбону й Гідрогену, є Хлор. Виведіть молекулярну формулу ДДТ, якщо внаслідок повного окиснення зразка цієї сполуки утворилися карбон(ІV) оксид об’ємом 31,36 л, вода масою 3,6 г і гідроген хлорид об’ємом 11,2 л. Відносна молекулярна маса ДДТ становить 354,5. 2 бали

Висновок.