Задачи на определение молекулярной формулы вещества по продуктам сгорания

Задачи на определение молекулярной формулы вещества по продуктам сгорания

Пример 1.448 мл (н. у.) газообразного предельного нециклического углеводорода сожгли, и продукты реакции пропустили через избыток известковой воды, при этом образовалось 8 г осадка. Какой углеводород был взят?

Решение примера 1.

C_nH₂_n+2 + О₂ → CO₂ + H₂O

ν(C_nH₂_n+2) = 0,488 / 22,4 = 0,02 моль.

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ + Н₂О,

М(СаСО₃) = 100 г/моль.
ν(СаСО₃) = 8 / 100 = 0,08 моль = ν(СО₂).

Количество углекислого газа в 4 раза больше, чем алкана, значит формула алкана С₄Н₁₀.

Ответ: С₄Н₁₀.

Пример 2.Относительная плотность паров органического соединения по азоту равна 2. При сжигании 9,8 г этого соединения образуется 15,68 л углекислого газа (н. у) и 12,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

Решение примера 2.
С_хН_уО_z + О₂ → CO₂ + H₂O
ν(CO₂) = V / V_m = 15,68 / 22,4 = 0,7 моль. ν(C) = 0,7 моль
ν(Н₂О) = m / M = 12,6 / 18 = 0,7 моль. ν(H) = 0,7 • 2 = 1,4 моль.

m(C) = 0,7 • 12 = 8,4 г, m(H) = 1,4 • 1 = 1,4 г Масса всего вещества 9,8 г.
m(O) = 9,8 − 8,4 − 1,4 = 0, т.е.в данном веществе нет атомов кислорода.
С : Н = 0,7 : 1,4 = 1 : 2 Простейшая формула СН₂.

M_ист. = D_по_N2 • M₍_N2) = 2 • 28 = 56 г/моль.

М(СН₂) = 14 г/моль. 56 / 14 = 4. Истинная формула С₄Н₈.

Ответ: С₄Н₈.

Пример 3.Определите молекулярную формулу вещества, не содержащего кислород, при сгорании 9 г которого образовалось 17,6 г CO₂, 12,6 г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по водороду — 22,5. Определить молекулярную формулу вещества.

Решение примера 3.

С_хН_уN_z + O₂ → CO₂ + H₂O + N₂

ν(CO₂) = m / M = 17,6 / 44 = 0,4 моль. ν(C) = 0,4 моль.
ν(Н₂О) = m / M = 12,6 / 18 = 0,7 моль. ν(H) = 0,7 • 2 = 1,4 моль.

m(C) = 0,4 • 12 = 4,8 г, m(H) = 1,4 • 1 = 1,4 г

Масса всего вещества 9,8 г.

m(N) = 9 − 4,8 − 1,4 = 2,8 г , ν(N) = m /M = 2,8 / 14 = 0,2 моль.

C : H : N = 0,4 : 1,4 : 0,2 = 2 : 7 : 1 Простейшая формула — С₂Н₇N.
Истинная молярная масса М = D_{по Н2} • М(Н₂) = 22,5 • 2 = 45 г/моль.
Она совпадает с молярной массой, рассчитанной для простейшей формулы. То есть это и есть истинная формула вещества.

Ответ: С₂Н₇N.

Пример 4.Вещества содержит С, Н, О и S. При сгорании 11 г его выделилось 8,8 г CO₂, 5,4 г Н₂О, а сера была полностью переведена в сульфат бария, масса которого оказалась равна 23,3 г. Определить формулу вещества.

Решение примера 4.
Формулу заданного вещества можно представить как C_xH_yS_zO_k. При его сжигании получается углекислый газ, вода и сернистый газ, который затем превращают в сульфат бария. Соответственно, вся сера из исходного вещества превращена в сульфат бария.

ν(CO₂) = m/M = 8,8/44 = 0,2 моль.         ν(C) = 0,2 моль.
ν(Н₂О) = m / M = 5,4 / 18 = 0,3 моль.    ν(H) = 0,6 моль.
ν(BaSO₄) = 23,3 / 233 = 0,1 моль.          ν(S) = 0,1 моль.

Рассчитываем предполагаемую массу кислорода в исходном веществе:

m(C) = 0,2 • 12 = 2,4 г m(H) = 0,6 • 1 = 0,6 г m(S) = 0,1 • 32 = 3,2 г
m(O) = m_{вещества} − m(C) − m(H) − m(S) = 11 − 2,4 − 0,6 − 3,2 = 4,8 г,
ν(O) = m / M = 4,8 / 16 = 0,3 моль

C : H : S : O = 0,2 : 0,6 : 0,1 : 0,3 = 2 : 6 : 1 : 3
Формула вещества C₂H₆SO₃.
Надо отметить, что таким образом мы получили только простейшую формулу.
Однако, полученная формула является истинной, поскольку при попытке удвоения этой формулы (С₄Н₁₂S₂O₆) получается, что на 4 атома углерода, помимо серы и кислорода, приходится 12 атомов Н, а это невозможно.

Ответ: C₂H₆SO₃.

12 Следующая ⇒