ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Характеристика частинок, що входять до складу атома 3 страница4.1. Виведення молекулярної форми відомого класу органічних сполук за відносною густиною Приклад Відносна густина пари деякого алкану за повітрям дорівнює 3,931. Визначте формулу цього алкану і назвіть його. Дано: Розв’язування: СnH2n+ 2 M(CnH2n+2)= (14n +2) г/моль D(CnH2n+2)пов= 3,931 1. Обчислимо молярну масу алкану: СnH2n+2 -? M(CnH2n+2) = D(CnH2n+2)пов Mпов; Mпов=29г/моль M(CnH2n+2) = 3,931 29 г/моль = 114 г/моль 2. Обчислимо число атомів Карбону в алкані: 12n + 2 = 114; 14n = 112; ; С8Н18 Відповідь: Формула сполуки С8Н18. Це октан. 4.2. Виведення молекулярної формули за відомими масовими частками елементів Приклад Виведіть молекулярну формулу вуглеводню, масова частка Карбону в якому становить 82, 75%, а Гідрогену 17,25%. Відносна густина пари цього вуглеводню за повітрям дорівнює 2. Дано: Розв’язування: ω(С) = 82,75% 1. Обчислюємо молярну масу вуглеводню: ω(Н) = 17,25% D(CxHy)пов = 2 2. Виводимо алгоритм для встановлення кількості атомів Карбону та Гідрогену: CxHy -? 3. Обчислюємо число атомів Карбону і Гідрогену у вуглеводні (для розрахунків відсотки переводимо в частки): Формула вуглеводню С4Н10 4. Робимо перевірку виведеної формули вуглеводню за молярною масою: М(С4Н10)=58г/моль Відповідь: формула вуглеводню С4Н10 (бутан) 4.3. Виведення молекулярної формули за відомими масою, об’ємами або кількістю речовини продуктів згорання Приклад Внаслідок спалювання вуглеводню масою 1,5 г утворилися оксид карбону (ІV) об’єму 2,24 л (н.у.) та вода масою 2,7 г. Виведіть формулу вуглеводню, якщо відносна густина його за повітрям становить 1,0345. Дано: Розв’язування: m(CxHy)=1,5г 1. Обчислимо молярну масу вуглеводню: V(C xHy)=2,24 л m(H2O)=2,7г Mпов = 29 г/моль D(CxHy)пов=1,0345 CxHy -? 2. Обчислимо кількість речовини вуглеводню масою 1,5 г: 3. Обчислимо кількість речовини оксиду карбону (ІV) об’ємом 2,24 л: 4. Обчислимо кількість речовини води масою 2,7 г: 5. Обчислимо співвідношення кількостей речовин вуглеводню, оксиду карбону (ІV) та води: υ (CxHy): υ (СО2): υ (Н2О) = 0,05: 0,1: 0,15 6. Обчислимо число атомів Карбону і Гідрогену у вуглеводні: СхНу + О2 → 2 СО2 + 3Н2О х=2; у=6; С2Н6; М(С2Н6) = 30 г/моль Відповідь: Формула вуглеводню С2Н6 (етан) 4.4. Виведення молекулярної формули за об’ємом кисню, необхідного для спалювання органічної речовини Приклад На спалення 0,5 моль етиленового вуглеводню витрачається 33,6 л кисню (н.у.). Встановити формулу сполуки. Дано: Розв’язування: υ(СnH2n) = 0,5 моль 1. Знаходимо кількість кисню: V(O2) = 33,6 л СnH2n -? 2. Складаємо рівняння реакції горіння етиленового вуглеводню у загальному вигляді і розставляємо коефіцієнти: СnH2n + хO2 → nСО2 + nН2О n+2n=2x 3n=2x 3 .Складаємо пропорцію: На 1 моль СnH2n йде 1,5 моль O2 (n) На 0,5 моль СnH2n йде 1,5 моль О2 (за умовою) Отже, у молекулі етиленового вуглеводню два атоми Карбону. А на два атоми Карбону припадає чотири атоми Гідрогену. Формула вуглеводню С2Н4, це етилен. Відповідь: формула вуглеводню С2Н4 (етилен) 4.5. Виведення молекулярної формули за об’ємними відношеннями газів Приклад При дегідратації первинного насиченого спирту утворився газоподібний алкен, об’єм якого виявився в 4 рази меншим, ніж об’єм карбон(VI)оксиду, що утворився при спалювані такої ж кількості спирту. Одержаний алкен може повністю знебарвити розчин бромованої води, де міститься 16г брому. Який спирт піддали дегідратації? Дано: Розв’язування: Складаємо рівняння відповідних реакцій: m(Br2) = 16г 1) Дегідратація первинного насиченого спирту: СnH2n+1OH -? СnH2n+1OH СnH2n + H2O 2) Горіння первинного насиченого спирту: СnH2n+1OH + О2 СО2 + Н2О 3) Приєднання брому алкеном: СnH2n + Br2 СnH2n Br2 Складаємо співвідношення реагуючих речовин та продуктів реакції: V(СnH2n): V (CO2) = 1:4 4) Знаходимо кількість речовини Брому: , за рівнянням υ(СnH2n) = 0,1 моль 5) За умовою задачі: 1V СnH2n 4V CO2 υ(СnH2n) = 0,1 моль υ(CO2) = 0,4 моль υ(СnH2n): υ(CO2) = 0,1: 0,4 = 1:4 6) Формула алкену містить 4 атоми Карбону: С4Н8 При гідратації алкену добудемо одноатомний насичений спирт С4Н9ОН Відповідь: С4Н9ОН – бутанол 4.6. Виведення молекулярної формули за рівнянням стану ідеальних газів Приклад У сталеву посудину, місткість якої 2,75л, помістили 1,32г насиченого одноатомного спирту. Потім туди ввели 3,36л кисню (н. у.). Після підпалювання спирт повністю згорів, при цьому тиск у посудині за температурою 227ºС становив 306 кПа. Визначте формулу спирту. Дано: Р озв'язування: Vпосуду = 2,75л 1) За рівнянням Менделєєва-Клапейрона: m(CnH2n+1OH) = 1,32г V(O2) = 3,36л Виводимо формулу для визначення кількості речовини суміші продуктів t = 227ºС згорання: P =306 кПа , Т = 227 + 273 = 500 К; CnH2n+1OH -? R = 8,314 2) За законом збереження маси речовини, знаходимо масу кисню витраченого для спалювання насиченого одноатомного спирту: 3) Маса вихідних речовин: Маса продуктів реакції: Приймаємо υ(СО2) = х, υ(Н2О) = 0,2025-х Складаємо математичне рівняння за законом збереження мас речовин: 6,12 = 44х + (0,2025-х)18 6,12 = 44х + 3,645 – 18х 2,475 = 26х х = 0,095 Отже, υ(СО2) =0,095 моль, υ(Н2О) = 0,1075 моль 4) Складаємо рівняння реакції горіння насиченого одноатомного спирту: CnH2n+1OH + О2 5СО2 + 6Н2О За співвідношенням υ(СО2): υ(Н2О) = 0,095:0,1075 = 5:6 В сполуці спирту 5 атомів Карбону і 12 атомів Гідрогену. Отже формула насиченого одноатомного спирту С5Н11ОН Відповідь: С5Н11ОН – пентанол (аміловий спирт) 4.7. Виведення молекулярної формули за хімічними властивостями речовин Приклад Етиленовий вуглеводень, що утворився із 24 г одноатомного насиченого спирту при нагріванні з концентрованою сульфатною кислотою, приєднує 15,3 мл брому (ρ = 3,14 г/см3). Який спирт використали для реакції? Врахуйте, що масова частка виходу алкену становить 75% від теоретичного. Дано: Розв’язування: m(СnH2n+1OH) = 24г 1. Визначаємо масу брому, що приєднує алкен: V(Br2) = 15,3мл m(Br2) = ρ V = 15,3 мл 3,14 г/мл = 48 г ρ = 3,14 г/см3 2. Визначаємо кількість речовини брому: ωвих. (СnH2n) = 75% υ СnH2n+1OH -? 3. Складаємо рівняння відповідних реакцій: СnH2n + Br2 СnH2nBr2 СnH2n+1OH СnH2n + H2O 4. Визначаємо практичну кількість речовини алкену, що приєднує бром: υ(Br2) = υпр.(СnH2n) = 0,3 моль 5. Обчислимо теоретичну кількість виходу алкену: 6. Обчислимо молярну масу одноатомного насиченого спирту: 7. Обчислимо число атомів Карбону в сполуці спирту: 12n +2n +1 +17 = 60 14n =42 n=3 8. Виводимо формулу одноатомного насиченого спирту: С3Н7OH Відповідь: для реакції використали пропанол (С3Н7OH) Приклад Для каталітичного гідрування алкіну невідомого складу потрібно використати 1,7 л водню (н.у.). Така ж сама маса вуглеводню під час взаємодії з бромом утворює 15,24 г тетраброміду з розгалуженим карбоновим скелетом. Визначте формулу алкіну. Дано: Розв’язування: V(H2) = 1,7 л 1. Складаємо рівняння відповідних реакцій: m(СnH2n-2Br4) = 15,24г СnH2n-2 + 2H2 СnH2n+2 СnH2n-2 + 2Br2 СnH2n-2Br4 СnH2n -? 2. Обчислимо кількість речовини водню що вступив у реакцію каталітичного гідрування алкіну: 3. Обчислимо кількість речовини брому, що вступив у реакцію: υ(Br2)= 0,076 моль 4. Обчислимо масу брому: m(Br2) = М υ = 160 г/моль 0,076 моль = 12,16 г 5. Обчислимо масу алкіну: m(СnH2n-2) = m(СnH2n-2Br4) – m(Br2) = 15,24 – 12,16 = 3,08 г 6. Обчислюємо кількість речовини алкіну за рівнянням реакції приєднання брому: υ(СnH2n-2) = υ(Br2)/2 = 0,076/2 = 0,038 моль 7. Обчислюємо молярну масу алкіну: 8. Обчислюємо число атомів Карбону в алкіні: 12n + 2n – 2 = 82 14n = 84 n=6 9. Виводимо формулу алкіну: С6H10 Відповідь: формула алкіну С6H10 (гексин) Приклад Внаслідок нагрівання насиченого одноатомного спирту з концентрованою йодидноюкислотою утворилась сполука, в якій масова частка йоду становить 74,7%. Визначте формулу одноатомного спирту. Дано: Розв’язування: СnH2n+1OH СnH2n+1OH + НI → СnH2n+1I + H2O ω (I) = 74,7% Mr(СnH2n+1I) = 14n + 128 СnH2n+1OH -? 74,7 (14n + 128) = 12700 1045,8n + 9561,6 = 12700 1045,8n = 3138,4 ; С3Н7ОН Відповідь: Формула спирту С3Н7ОН (пропанол) Приклад Маса продукту приєднання гідроген броміду до вуглеводню етиленового ряду виявилась у 2,929 раза більшою за масу вихідного вуглеводню. Визначте формулу етиленового вуглеводню. Дано: Розв’язування: m(CnH2n) ×2,929 = 1. Складаємо рівняння реакції: m(CnH2n+1Br) CnH2n + НBr CnH2n+1Br CnH2n -? 2. Приймаємо m(CnH2n) за х, згідно умови m(CnH2n+1Br)=2,929 х 3. Складаємо співвідношення за кількістю речовин реагентів і продуктів реакції: υ(CnH2n)= υ(CnH2n+1Br) 4. Визначаємо молярні маси реагентів і продуктів реакції: М(CnH2n)=12n +2n = 14n M(CnH2n+1Br)=14n+81 5. Визначаємо кількості речовин: 6. Встановлюємо кількість атомів Карбону у сполуках за пропорцією: n=3 Отже, у молекулі етиленового вуглеводню 3 атоми Карбону та 6 атомів Гідрогену. Формула вуглеводню C3H6 – пропен. Відповідь: Формула етиленового вуглеводню C3H6 (пропен). Приклад В результаті дії натрію на 13,8г суміші етилового спирту і одноосновної органічної кислоти виділяється 3,36л газу, а в результаті дії на таку ж саму суміш насиченого розчину гідроген карбонату натрію – 1,12л газу. Визначте будову органічної кислоти. Дано: Розв’язування: mсум.(СnH2n+1COOH; 1. Складаємо рівняння реакції взаємодії C2H5OH) = 13,8 г органічної кислоти та натрій гідроген V1 заг.(газу) = 3,36 л карбонату: V2 (газу) =1,12 л СnH2n+1COOH + NaHCO3 СnH2n+1COONa+ Na, NaHCO3 + H2O + CO2 СnH2n+1COOH -? В исновок виділяється вуглекислий газ ω(СnH2n+1COOH) -? об’ємом 1,12 л ω(C2H5OH) -? 2. Визначаємо кількості речовин вуглекислого газу і органічної кислоти за рівнянням реакції: υ(CO2) = υ.(СnH2n+1COOH) υ(СnH2n+1COOH) = 0,05 моль = 0,05 моль 3. При взаємодії натрію як з органічною кислотою так і спиртом виділяється водень: V1 заг.(Н2) = 3,36л; 4. Складаємо рівняння реакції взаємодії органічної кислоти з натрієм: 2СnH2n+1COOH + 2Na 2СnH2n+1COONa + H2 З попередніх розрахунків υ(СnH2n+1COOH) складає 0,05 моль, отже υ1(Н2) за рівнянням реакції дорівнює 0,025 моль: υ2(Н2) = - υ1(Н2) = 0,15моль – 0,025 моль = 0,125 моль 5. Складаємо рівняння реакції етилового спирту з натрієм: 2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2 Відповідно υ(Н2) в даній реакції дорівнює υ2(Н2) = 0,125 моль, а за рівнянням υ(C2H5OH) = 0,25 моль 6. Знаходимо маси речовин у суміші: m(C2H5OH) = M(C2H5OH) × υ(C2H5OH) = 46 г/моль × 0,25 моль = = 11,5 г Масу СnH2n+1COOH визначаємо за різницею маси суміші та маси спирту: m(СnH2n+1COOH) = 13,8 г – 11,5 г = 2,3 г 7. Визначаємо молярну масу органічної кислоти: 8. Обчислюємо кількість атомів Карбону в органічній кислоті: = 12n+2n +46 = 46 Висновок: вуглеводневий радикал у формулі даної органічної кислоти замінено містить тільки один атом Гідрогену. Отже, формула органічної кислоти НСООН Відповідь: Формула одноосновної органічної кислоти НСООН (метанова або мурашина кислота) Приклад При кількісній міжмолекулярній дегідратації суміші двох одноатомних насичених спиртів невідомої будови виділилось 13,4 г води й утворилось 66г суміші трьох органічних речовин з однаковими кількостями речовин. Відомо, що речовини належать до одного й того ж класу органічних сполук. Визначте склад вихідних спиртів. Дано: Розв’язування: mсум.(3 етерів) = 66г 1) Складаємо рівняння реакції дегідратації суміші 2-х m(H2O) = 13,5г одноатомних спиртів: R-OH + R´ - OH R-O-R´ + H2O Склад вихідних спиртів -? 2) Знаходимо кількість речовини Н2О: За рівнянням υ (Н2О) = υ(R-O-R ´ ) υ(R-O-R´) = 0,75 моль 3) Визначаємо молярну масу суміші вуглеводневих радикалів, що входять до складу етерів: M(R-O-R´) г/моль M(R;R´) =M(R-O-R´) – M(O) = 88 – 16 = 72 г/моль 4) Виводимо вираз для визначення сумарної кількості атомів Карбону у продуктах реакції: R = CnH2n+1 M(CnH2n+1) = 72 г/моль 12n + 2n + 2 = 72 14n = 70 n = 5 Отже, загальна кількість атомів Карбону у суміші вихідних спиртів 5. Відповідь: 1 суміш С2Н5ОН – етанол С3Н7ОН – пропанол 2 суміш СН3ОН - метанол С4Н9ОН – бутанол 3 суміш СН3ОН - метанол С4Н9ОН – ізобутанол
Список використаної літератури 1. Березан О.В. Органічна хімія: навч. посіб. – Тернопіль: Підручники і посібники, 2012. – 208 с. 2. Боєчко Ф.Ф, та ін..Органічна хімія: Проб. підруч. для 10-11 класів (шкіл) хімічних профілів та класів (шкіл) з поглибленим вивченням предмета – К.: Вища шк., 2001. – 398 с. 3. Данильченко В.Є. Як розв’язувати задачі з хімії. 8 – 11 класи. – Х., 2008. 4. Дерибас М.В. Розв’язування розрахункових задач з хімії ускладненого типу алгебраїчним та графічним способами. // Біологія та хімія в школі. – 2/1998. 5. Зелена Р.М. Навчання учнів розв’язування розрахункових задач. // Шкільний світ. Хімія. – №№ 34 – 35/ 2004. 6. Інновації на уроках хімії. – Х., Основа, 2007. 7. Косинський О.І. Органічна хімія. Практикум: Посібник - Київ.: Вища школа, 2002 р 8. Кузьменко М.Є., Єрьомін В.В. Хімія. 2400 для школярів та абітурієнтів / Пер. з рос. – Тернопіль: Навчальна книга – Богдан, 2001. – 560 с. 9. Педагогічні знахідки на уроках хімії. – Х., Основа, 2007. 10. Сльота Л.О., Граніна Г.М., Холін В.Ю. Цікава хімія для вчителів і учнів. Харків. Видавнича група „Основа”. 11. Туринська Н.М. Основи загальної хімії. - Київ: Ірпінь: ВТФ "Перун". 12. Хомченко Г.П. Посібник з хімії для вступників. - Видавництво Київ "Н.С.К." 2000 р. 13. Ярошенко О. Г., Новицька В. І. Збірник задач і вправ з хімії—К., 1996. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|