Решение расчетных задач на установление формулы вещества

Разделы: Химия


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:

v(Cи):v(O)=88,8/64:11,2/16=1,39:0,7=1,39/0,7:0,7/0,7=2:1

Следовательно, простейшая формула: Си2О

Задача 2. В оксиде серы на 2 массовые части серы приходится 3 массовые части кислорода. Установить формулу вещества.

v (S):v(O) =2/32:3/16 = 0,0625:0,1875 = 1:3

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

на 51,4 г. Al2(SO4)3 приходится 48,6 г. H2O
на 342 г. AL2(SO4)3 приходится x г воды
отсюда x = 342*48,6/51,4 = 323,3 г

Теперь определяем число молей воды, содержащееся в 323,3 г:

М(H2O) = 18г/моль; n = 323,3/18 = 18(моль)

Ответ: Al2(SO4)3*18 H2O

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:

v(N2)=V(N2)/Vm=4,48/22,4=0,2моль

2. Вычислим количество молей атомарного азота, соединяющегося в образце исходного вещества:

v(N)=2n(N2)=2*0,2=0,4 моль.

3. Определим количество вещества полученной воды:

v(H2O)=7,2/18=0,4 моль

4. Количество молей атомарного водорода и кислорода, которые содержались в образце соли, составляет:

v(H)=2v(H2O); v(H)=2*0,4=0,8 моль-атом. v(O)=v(H2O); v(O)=0,4моль атом.

5. Находим соотношение количеств веществ атомарных азота, водорода и кислорода в соединении:

v(N):v(H):v(O)=0,4:0,8:0,4=1:2:1

Следовательно, соль имеет формулу (NH2O)x

6. Зная, что молекулярная масса вещества равна 64г/моль, получаем:

64=14(N)+2(H)+16(O)*x; x=2

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)=

= 1.8/18 = 0.1 моль

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:

Сn-1H2n-1 COOH=60,M(COOH)=45г/моль,
тогда (12n-12)+(2n-1)+45=60 14n=28; n=2

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:

v(C):v(H):v(O)=1,8/12:0,6/1:2,4/16=0,15:0,6:0,15=1:4:1,отсюда простейшая формула СH4O.

М(СH4O)=12+4+16=32г/моль. Эта цифра совпадает с молярной массой органического вещества, следовательно это и есть истинная формула органического вещества.

Ответ: СH4O

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

9. Ответ: 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.