Алгоритм решения задач на вывод формулы вещества

Алгоритм решения задач на вывод формулы вещества

1. Обозначить формулу вещества с помощью индексов х, у, z и т. д. по числу элементов в молекуле.
2. Найти молярную или молекулярную массу вещества по формуле: М_r = D_х· М_r(Х),  М_r = ρ· V_m. 
3. Если в условии не дана массовая доля одного элемента, вычислить ее как разность 100% и массовых долей всех ос­тальных элементов.
4. Найти отношение индексов х : у : z  как отношение част­ных от деления массовой доли элемента на его относительную атомную массу (W/Аr). Привести частные от деления к отношению целых чисел. Определить простейшую формулу вещества.
5. В задачах на нахождение формул органических веществ часто требуется сравнить относительную молекулярную массу М простейшей формулы  с истинной, найденной по условию задачи (чаще всего плотности по воздуху или по водороду). От­ношение этих масс дает число, на которое надо умножить ин­дексы простейшей формулы.

Пример. Углеводород, плотность паров которого по водоро­ду равна 15, содержит 80,0% углерода. Найдите его молеку­лярную формулу.

Дано.                                            Решение.                                                                                                                                                                                                                                                     W(С) = 80%      1.  Обозначим формулу углеводорода  C_XH_Y     

DH₂(в-ва) = 15    2. Рассчитаем относительную молекулярную массу углево­дорода:  М_r = D_х· М_r(Х), 

              М_к(С_хН_у ) = 2 • DH₂ (в-ва) = 2 • 15 = 30        

    3. Вычислим массовую долю водорода в со­единении:

 Формула                   W(Н) = 100% - W(С) = 100% - 80,0% = 20,0%.

C_XH_Y— ?            4. Найдем отношение индексов х : у:       С:Н  =  x:у =   W(C) : Ar(C) / W(H) : Ar(H)

                                   С:Н = х:у = := 6,67 : 20 = 1:3     Простейшая формула соединения СН₃.

Сравним относительную молекулярную массу истинного в-ва  с относительной молекулярной массой простей­шей формулы:

М_Г(СН₃) =12 + 3 = 15, 

М_r{С_хH_у) ₌ = 2

Выяснили, что число атомов обоих элементов в простейшей формуле надо увеличить в два раза.

Истинная формула веще­ства С₂Н₆.

Задачи

1. Определите формулу углеводорода, массовая доля угле­рода в котором 75% , а водорода — 25% .
2. Плотность паров этиленового углеводорода по водороду равна 28. Определите его молекулярную формулу. Составьте формулы всех его изомеров.
3. Определите молекулярную формулу ароматического углеводорода, содержащего 90% углерода.
4. При хлорировании по первой стадии 4 г алкана выделилось 5,6 л хлороводорода (н.у.). Какой алкан был взят для хлорирования?
5. На сжигание 1 л алкана затратили 6,5 л кислорода. Какой это алкан?
6. При дегидрировании 11 г алкана получены алкен и 0,5 г водо­рода. Выведите формулу алкана.
7. Масса 0,05 моль аренов равна 6 г. Какой это арен? Изобразите структурные формулы его изомеров (если имеются).
8. Этиленовый углеводород массой 7 г обесцвечивает 640 г бромной воды с массовой долей брома 2,5%. Определите молекулярную формулу алкена.
9. Массовая доля углерода в алкане составляет 82,76% . Опре­делите молекулярную формулу вещества, напишите струк­турные формулы его изомеров и назовите их.

10. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 85,7%, плотность его паров при нормальных условиях — 2,5 г/л. Со­ставьте структурные формулы всех возможных изомеров и на­зовите их по международной номенклатуре.

11. При сгорании некоторого количества углеводорода образо­валось 5,6 л (н. у.) оксида углерода (IV) и 3,6 г воды. Опреде­лите его формулу, если плотность его паров по водо­роду равна 34.

12. Определите молекулярную формулу предельного углеводо­рода, если при полном сгорании его образца в кислороде обра­зуется 11,2 л СО₂ (н. у.) и 10,8 г водяных паров. Составьте структурную формулу изомера данного углеводорода с четвер­тичным атомом углерода и назовите его.

13. Некий углеводород обесцвечивает водные растворы брома и перманганата калия, а при гидрохлорировании образует 2-хлорбутан. Определите формулу этого углеводорода, если известно, что он не имеет цис-, трансизомеров. Напишите уравнения всех упомянутых реакций.

14. Вещество А при пропускании над раскаленным углем обра­зует смесь изомеров Б и В. При реакции бромирования веще­ства Б в присутствии катализатора А1Вг₃ образуется 3 изомер­ных монобромпроизводных (Г, Д и Е), аналогичная реакция с В дает один продукт Ж. Определите структурные формулы ве­щества А—Ж, составьте уравнения соответствующих реак­ций, если известно, что при реакции Кучерова из вещества А получается ацетон.

15. Объемные доли компонентов природного газа одного из месторождений составляют: 92% метана, 5% этана, 2% про­пана, 0,7% оксида углерода (IV) и 0,3% азота. Определите объемы каждого углеводорода в 120 м³ природного газа.

16. Объемные доли алканов в природном газе равны: метан — 91%, этан — 6% , пропан — 2% , бутан — 1% . Вычислите мас­совые доли газов и рассчитайте объем воздуха, который потре­буется для сжигания 1 м³ природного газа такого состава (ус­ловия нормальные, объемная доля кислорода в воздухе 20%).

17. Массовая   доля   углерода   в   углеводороде   составляет 82,76% . При нормальных условиях 10 л этого газа имеют мас­су 25,88 г. Составьте структурные формулы изомеров углево­дорода и назовите их по международной номенклатуре.