การหาสูตรโมเลกุลของสารจากเศษส่วนมวลของธาตุ การกำหนดสูตรของสารโดยเศษส่วนมวลขององค์ประกอบทางเคมี (ผลการวิเคราะห์เชิงปริมาณ) หรือโดยสูตรทั่วไปของสาร
นักเรียนประสบปัญหาในการได้รับสูตรทางเคมีของสารเมื่อสำเร็จหลักสูตรเคมีตั้งแต่เกรด 8 ถึงเกรด 11 นอกจากนี้ ปัญหาประเภทนี้มักพบบ่อยในงานโอลิมปิก การควบคุม และการวัดผล สื่อการสอบ Unified State(ส่วน B และ C) ช่วงของความซับซ้อนของงานเหล่านี้ค่อนข้างกว้าง ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเด็กนักเรียนมักจะประสบปัญหาในระยะแรกของการแก้ปัญหาเมื่อทำการอนุมานมวลโมลของสาร
ในการพัฒนานี้ มีการเสนองานเพื่อค้นหาสูตรของสารตามพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันภายใต้เงื่อนไข ปัญหาที่นำเสนอมีวิธีการต่างๆ ในการค้นหามวลโมลของสารงานต่างๆ ได้รับการออกแบบในลักษณะที่นักเรียนสามารถเชี่ยวชาญได้ ปฏิบัติที่ดีที่สุดและโซลูชั่นต่างๆ มีการแสดงให้เห็นวิธีการตัดสินใจที่พบบ่อยที่สุดอย่างชัดเจน นักเรียนจะได้รับการแก้ปัญหาตามหลักการของการเพิ่มความซับซ้อนและงานสำหรับการแก้ปัญหาอย่างอิสระ
ที่มาของสูตรทางเคมีของสาร: |
หมายเลขงาน |
การคำนวณมวลโมลของสาร |
ปัญหาที่ต้องแก้ไขอย่างอิสระ |
ขึ้นอยู่กับเศษส่วนมวล (%) ของอะตอมของธาตุ |
M โดยที่ n คือจำนวนอะตอม |
กำหนดสูตรทางเคมีของสารประกอบที่มีองค์ประกอบดังต่อไปนี้: โซเดียม – 27.06%; ไนโตรเจน – 16.47%; ออกซิเจน – 57.47% คำตอบ:นาโน3 |
|
ขึ้นอยู่กับเศษส่วนมวล (%) ของอะตอมของธาตุและความหนาแน่นของสารประกอบ |
ม (CxHy) = ง(H2) ม (H2) |
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอของสารอินทรีย์ สารประกอบที่มีออกซิเจนสำหรับออกซิเจนคือ 3.125 เศษส่วนมวลของคาร์บอนคือ 72% ไฮโดรเจน – 12% จงหาสูตรโมเลกุลของสารประกอบนี้ คำตอบ:ค 6เอช 12 โอ |
|
ตามความหนาแน่นของสารใน สถานะก๊าซ |
M (in-va) = ρ · M (แก๊ส in-va) |
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอของอัลดีไฮด์อิ่มตัวเทียบกับออกซิเจนคือ 1.8125 ได้มาซึ่งสูตรโมเลกุลของอัลดีไฮด์ คำตอบ:C3H6O |
|
ขึ้นอยู่กับเศษส่วนมวล (%) ของอะตอมของธาตุและมวลของสารประกอบ |
M ถูกค้นพบโดยความสัมพันธ์ |
ไฮโดรคาร์บอนประกอบด้วยคาร์บอน 81.82% น้ำหนัก 1 ลิตร ของไฮโดรคาร์บอนนี้ (n.s.) คือ 1.964 กรัม จงหาสูตรโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอน |
|
โดยมวลหรือปริมาตรของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ |
M (ใน-va) = Vm ρ |
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอของสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยออกซิเจนเทียบกับฮีเลียมคือ 25.5 เมื่อเผาสารนี้ 15.3 กรัม จะเกิดเป็น 20.16 ลิตร CO 2 และ 18.9 g. H 2 O. ได้สูตรโมเลกุลของสารนี้ คำตอบ:ค 6ฮ 14 โอ |
ให้ตัวอย่างการแก้ปัญหาโดยใช้สมการ Mendeleev–Cliperon ไว้
สัดส่วนมวลของออกซิเจนในกรดอะมิโนโมโนเบสิกคือ 42.67% กำหนดสูตรโมเลกุลของกรด
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไฮโดรคาร์บอนเทียบกับไฮโดรเจน โดยมีองค์ประกอบ: w(C) = 85.7%; w (H) = 14.3% เท่ากับ 21 หาสูตรโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอน
หาสูตรโมเลกุลของอัลเคนหากรู้ว่าไอระเหยหนักกว่าอาร์กอน 2.5 เท่า
เศษส่วนมวลของคาร์บอนในสารประกอบคือ 39.97% ไฮโดรเจน 6.73% ออกซิเจน 53.30% น้ำหนัก 300 มล. (n.s.) ของสารประกอบนี้เท่ากับ 2.41 ก. จงหาสูตรโมเลกุลของสารนี้
ที่ให้ไว้: |
สารละลาย: |
ได้มาซึ่งสูตรของสารประกอบ |
ในการแก้ปัญหาประเภทนี้ คุณจำเป็นต้องรู้สูตรทั่วไปสำหรับประเภทของสารอินทรีย์และสูตรทั่วไปสำหรับการคำนวณมวลโมลาร์ของสารในประเภทเหล่านี้:
อัลกอริธึมการตัดสินใจเสียงข้างมาก ปัญหาสูตรโมเลกุลรวมถึงการดำเนินการต่อไปนี้:
— การเขียนสมการปฏิกิริยาใน ปริทัศน์;
— การหาปริมาณของสาร n ที่ให้มวลหรือปริมาตร หรือมวลหรือปริมาตรที่สามารถคำนวณได้ตามเงื่อนไขของปัญหา
— การหามวลโมลาร์ของสาร M = m/n ซึ่งจำเป็นต้องกำหนดสูตร
— การหาจำนวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลและเขียนสูตรโมเลกุลของสาร
ตัวอย่างการแก้ปัญหาข้อ 35 ของข้อสอบ Unified State ในวิชาเคมีเพื่อหาสูตรโมเลกุล อินทรียฺวัตถุเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์การเผาไหม้พร้อมคำอธิบาย
เมื่อเผาอินทรียวัตถุ 11.6 กรัม จะเกิด 13.44 ลิตร คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ 10.8 กรัม ความหนาแน่นของไอของสารนี้ในอากาศคือ 2 มีการพิสูจน์แล้วว่าสารนี้มีปฏิกิริยากับสารละลายแอมโมเนียของซิลเวอร์ออกไซด์ ถูกรีดิวซ์เชิงเร่งปฏิกิริยาโดยไฮโดรเจนเพื่อสร้างแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ และสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยสารละลายกรดของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเป็น กรดคาร์บอกซิลิก. จากข้อมูลนี้:
1) สร้างสูตรที่ง่ายที่สุดของสารตั้งต้น
2) สร้างสูตรโครงสร้าง
3) ให้สมการปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยากับไฮโดรเจน
สารละลาย:สูตรทั่วไปของอินทรียวัตถุคือ CxHyOz
ลองแปลงปริมาตรคาร์บอนไดออกไซด์และมวลของน้ำเป็นโมลโดยใช้สูตร:
n = ม/มและ n = วี/ วีม.
ปริมาตรฟันกราม Vm = 22.4 ลิตร/โมล
n(CO 2) = 13.44/22.4 = 0.6 โมล => มีสารตั้งต้นอยู่ n(C) = 0.6 โมล
n(H 2 O) = 10.8/18 = 0.6 โมล => สารเดิมมีมากกว่าสองเท่า n(H) = 1.2 โมล
ซึ่งหมายความว่าสารประกอบที่ต้องการประกอบด้วยออกซิเจนในปริมาณ:
n(O)= 3.2/16 = 0.2 โมล
ลองดูอัตราส่วนของอะตอม C, H และ O ที่ประกอบเป็นสารอินทรีย์ดั้งเดิม:
n(C) : n(H) : n(O) = x: y: z = 0.6: 1.2: 0.2 = 3: 6: 1
เราพบสูตรที่ง่ายที่สุด: C 3 H 6 O
เพื่อหาสูตรที่แท้จริง เราจะหามวลโมลของสารประกอบอินทรีย์โดยใช้สูตร:
М(СxHyOz) = แดร์(СxHyOz) *M(อากาศ)
แหล่งกำเนิด M (СxHyOz) = 29*2 = 58 กรัม/โมล
ตรวจสอบว่ามวลโมลาร์จริงสอดคล้องกับมวลโมลาร์ของสูตรที่ง่ายที่สุดหรือไม่:
M (C 3 H 6 O) = 12*3 + 6 + 16 = 58 g/mol - สอดคล้อง => สูตรจริงเกิดขึ้นพร้อมกับสูตรที่ง่ายที่สุด
สูตรโมเลกุล: C 3 H 6 O
จากข้อมูลปัญหา: “สารนี้ทำปฏิกิริยากับสารละลายแอมโมเนียของซิลเวอร์ออกไซด์ ถูกเร่งปฏิกิริยาด้วยไฮโดรเจนจนเกิดเป็นแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ และสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยสารละลายที่เป็นกรดของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตจนกลายเป็นกรดคาร์บอกซิลิก” เราสรุปได้ว่ามันเป็น อัลดีไฮด์
2) เมื่อกรดคาร์บอกซิลิกโมโนเบสิกอิ่มตัว 18.5 กรัมทำปฏิกิริยากับสารละลายโซเดียมไบคาร์บอเนตที่มากเกินไป จะปล่อยก๊าซ 5.6 ลิตร (n.s.) กำหนดสูตรโมเลกุลของกรด
3) กรดคาร์บอกซิลิกโมโนบาซิกอิ่มตัวบางชนิดที่มีน้ำหนัก 6 กรัมต้องใช้แอลกอฮอล์ในปริมาณเท่ากันเพื่อให้เอสเทอริฟิเคชันสมบูรณ์ จะได้เอสเทอร์ 10.2 กรัม กำหนดสูตรโมเลกุลของกรด
4) กำหนดสูตรโมเลกุล อะเซทิลีนไฮโดรคาร์บอนหากมวลโมลาร์ของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนโบรไมด์ส่วนเกินนั้นมากกว่ามวลโมลาร์ของไฮโดรคาร์บอนดั้งเดิมถึง 4 เท่า
5) เมื่อเผาสารอินทรีย์น้ำหนัก 3.9 กรัม จะเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) หนัก 13.2 กรัม และน้ำหนัก 2.7 กรัม หาสูตรของสารโดยรู้ว่าความหนาแน่นของไอของสารนี้เทียบกับไฮโดรเจนคือ 39
6) เมื่อเผาสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนัก 15 กรัมจะเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ที่มีปริมาตร 16.8 ลิตรและน้ำที่มีน้ำหนัก 18 กรัม หาสูตรของสารโดยรู้ว่าความหนาแน่นของไอของสารนี้สำหรับไฮโดรเจนฟลูออไรด์คือ 3.
7) เมื่อเผาอินทรียวัตถุที่เป็นก๊าซ 0.45 กรัม จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 0.448 ลิตร (n.s.) น้ำ 0.63 กรัม และไนโตรเจน 0.112 ลิตร (n.s.) ความหนาแน่นของต้นฉบับ สารที่เป็นก๊าซสำหรับไนโตรเจน 1.607 กำหนดสูตรโมเลกุลของสารนี้
8) การเผาไหม้ของสารอินทรีย์ไร้ออกซิเจนทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ 4.48 ลิตร น้ำ 3.6 กรัม และไฮโดรเจนคลอไรด์ 3.65 กรัม หาสูตรโมเลกุลของสารประกอบที่ถูกเผา.
9) เมื่อเผาสารอินทรีย์น้ำหนัก 9.2 กรัม จะเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ที่มีปริมาตร 6.72 ลิตร (n.s.) และน้ำหนัก 7.2 กรัม สร้างสูตรโมเลกุลของสาร
10) ในระหว่างการเผาไหม้ของสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนัก 3 กรัมจะเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ที่มีปริมาตร 2.24 ลิตร (n.s. ) และน้ำที่มีน้ำหนัก 1.8 กรัม เป็นที่ทราบกันว่าสารนี้ทำปฏิกิริยากับสังกะสี
ขึ้นอยู่กับข้อมูลของเงื่อนไขงาน:
1) ทำการคำนวณที่จำเป็นเพื่อสร้างสูตรโมเลกุลของสารอินทรีย์
2) เขียนสูตรโมเลกุลของสารอินทรีย์ดั้งเดิม
3) จัดทำสูตรโครงสร้างของสารนี้ซึ่งสะท้อนลำดับพันธะของอะตอมในโมเลกุลของมันอย่างชัดเจน
4) เขียนสมการปฏิกิริยาของสารนี้กับสังกะสี
หัวข้อที่ 2 ปัญหาการหาสูตรโมเลกุลของสาร
หัวข้อ: การหาสูตรโมเลกุลของสารโดยเศษส่วนมวลขององค์ประกอบ
วัตถุประสงค์: เพื่อทราบแนวคิดเรื่องเศษส่วนมวล ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซ
สามารถหาเศษส่วนมวล กำหนดสูตรของสารด้วยเศษส่วนมวลได้
วางแผน
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซ
การแก้ปัญหา
การบ้าน
เศษส่วนมวลของธาตุในสสาร
เศษส่วนมวลขององค์ประกอบถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของมวลขององค์ประกอบต่อ
น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสารว = ก ร อี* ฉัน /ม ใน-va
เศษส่วนมวลของธาตุมักแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ ดังนั้นสูตรสำหรับเศษส่วนมวลของธาตุจะเป็นดังนี้
ว % = ก ร อี* ฉัน /ม ใน-va * 100%
ผลรวมของเศษส่วนมวลทั้งหมดขององค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นสารที่กำหนดจะเท่ากับหนึ่งหรือ 100%
ว 1 + ว 2 + ว 3 + ว 4 =1 หรือ ว 1 %+ ว 2 %+ ว 3 %+ ว 4 %=100%
หากไม่ทราบเศษส่วนมวลขององค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่ง ก็จะสามารถระบุได้ว่าเป็นผลต่างระหว่างหนึ่ง (100%) กับผลรวมของเศษส่วนมวลที่ทราบ
ว 3 = 1- ( ว 1 + ว 2 + ว 4 ) ว 3 %= 100% - ( ว 1 %+ ว 2 %+ ว 4 %)
อัลกอริทึมสำหรับการแก้ปัญหา
1. ให้เราแสดงจำนวนอะตอมในสูตรของสารที่ใช้ ดัชนี x,y,zฯลฯ ตามจำนวนธาตุในโมเลกุล
2. หากไม่ได้กำหนดเศษส่วนมวลขององค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งไว้ในเงื่อนไข เราจะหาค่าดังกล่าวด้วยผลต่าง 100% ลบด้วยเศษส่วนมวลขององค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมด
3. ค้นหาอัตราส่วนของดัชนี x:y:z ซึ่งเป็นอัตราส่วนของผลหารของการหารเศษส่วนมวลของธาตุด้วยมวลอะตอมสัมพัทธ์ นำผลหารจากการหารเป็นอัตราส่วนของจำนวนเต็ม กำหนดสูตรที่ง่ายที่สุดของสาร
x:y:z=w 1 % /ก ร 1 :w 2 % /อาร์ 2 :w 3 % /ก ร 3
4. หากไม่ได้ระบุมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ เราจะพบได้ตามเงื่อนไขของปัญหา ดี(น 2 )= Mg(v-va)/ D(N 2 ); Mg(v-va)= D(O 2 )* มก.(โอ 2 );
Mg(in-va)= D(อากาศ)* Mg(อากาศ); M= ρ ก./ลิตร*22.4 ลิตร...
5. เปรียบเทียบมวลโมลสัมพัทธ์ของสูตรที่ง่ายที่สุดของสารกับความจริงที่พบตามเงื่อนไขของปัญหา อัตราส่วนของมวลเหล่านี้จะเป็นตัวเลขที่ต้องคูณดัชนีในสูตรที่ง่ายที่สุด
มวลโมลของสารระบุไว้ในงาน:__
อัตราส่วนของจำนวนอะตอมของธาตุในโมเลกุล
มอบให้โดย: ___
1) สำเร็จรูป
1) ระบุประเภทของสาร;
2) ผ่านความหนาแน่น (M = ρ *Vm)
2) ผ่านเศษส่วนมวลขององค์ประกอบในสาร ______
3) ผ่านทาง ดร 2 (ช 1 ) (ม (ช 1 )= ดร* ม(ช 2 ))
3) ผ่านเศษส่วนโมลขององค์ประกอบในสาร
4) ผ่านความสัมพันธ์ m และ V m\M=V\Vm
4) ผ่านจำนวนผลิตภัณฑ์
ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับเนื้อหาที่น่าสนใจ เป็นต้น
ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้
งาน: ความหนาแน่นของออกซิเจนของไฮโดรคาร์บอนคือ 1.75 ส่วนมวลของไฮโดรเจนในนั้นคือ 14.3% กำหนดสูตรโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอน
ที่ให้ไว้:สารละลาย:
ซxHy
2) ก(C) = 100% - 14.3% = 85.7% x: y = ก(C)/ กร ( ค) : w(N)/ Aร(ญ)
ทำ 2 ) =1,75
x: y = 85.7/12: 14.3/1 x: y = 7.14: 14.3 x: y = 1: 2
ก(ส) = 14.3%
3) สูตรที่ง่ายที่สุดคือ C H 2 มร(สน 2 ) =12 +1*2 =14
ค้นหา: CxHy - ?
4) มร(ซฮฺНу =D(О 2 ) *มร(เกี่ยวกับ 2 ) =1,75 * 32 = 56
5) 56: 14 = 4 => สูตรของสาร C 4 เอ็น 8 - นี่คือบิวทีน
6) มร(กับ 4 เอ็น 8 ) = 12* 4 + 1 * 8 = 56 ปัญหาได้รับการแก้ไขอย่างถูกต้อง
คำตอบ: ค 4 เอ็น 8 - บิวทีน
ตัวอย่างที่ 2: องค์ประกอบองค์ประกอบของสารมีดังนี้ เศษส่วนมวลของธาตุเหล็กคือ 0.7241 (หรือ 72.41%) เศษส่วนมวลของออกซิเจนคือ 0.2759 (หรือ 27.59%) ได้มาซึ่งสูตรเคมี
สารละลาย:
เราพบอัตราส่วนของจำนวนอะตอม:
เฟ: O → 72.41/56: 27.59/16 กลับไปยัง 1.29: 1.72
เรานำจำนวนที่น้อยกว่ามาเป็นหนึ่ง (เราหารด้วยจำนวนที่น้อยที่สุดในกรณีนี้คือ 1.29) และหาอัตราส่วนต่อไปนี้:
เฟ:O เท่ากับ 1:1.33
เนื่องจากจะต้องมีจำนวนอะตอมเป็นจำนวนเต็ม เราจึงลดอัตราส่วนนี้เป็นจำนวนเต็ม:
เฟ:O = 3:3.99 กลับไปยัง 3:4
คำตอบ: สูตรทางเคมีของสารนี้คือ Fe 3 โอ 4 .
อัลกอริทึมสำหรับการแก้ปัญหา
1. ให้เราแสดงจำนวนอะตอมขององค์ประกอบประเภทที่ต้องการ (ปากเปล่า): โดย x, ย , z
2. ขอให้เราเปรียบเทียบอัตราส่วนของจำนวนอะตอมของธาตุกับอัตราส่วนของตัวประกอบอะตอม: x: y: z... = a%/A 1 : b% / ก 2 : s% /A 3 ..., ที่ไหน 1 , ก 2 , ก 3 - มวลอะตอมของธาตุ
3. ค้นหาสูตรที่ง่ายที่สุดและค่าของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์
4. กำหนดน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสารที่ต้องการตามความหนาแน่น (M = 2DH 2 ; M = อากาศ 29D หรือ M = ρ g/l*22.4 l)
5. เรามาดูกันว่าเราต้องเพิ่มจำนวนอะตอมของสูตรที่ง่ายที่สุดกี่ครั้งจึงจะได้สูตรที่แท้จริง
6. จงหาสูตรโมเลกุลของสาร
ตัวอย่างที่ 3:
หาสูตรของแอลคีนถ้าความหนาแน่นของไฮโดรเจนคือ 21 สร้างสูตรโครงสร้างของแอลคีนแล้วตั้งชื่อมัน
ที่ให้ไว้:
นางสาว n ชม 2 n ) = ดี H2 * ม(น 2 ) นางสาว n ชม 2 n ) =21*2 = 42
ดี H2 (กับ n ชม 2 n ) = 21
อัตราส่วนของจำนวนอะตอมของธาตุโดยระบุประเภทของสาร อัลคีนมีสูตร C n ชม 2 n
ให้เราแสดง M ของแอลคีนในรูปแบบทั่วไป: M (C n ชม 2 n ) =12 n + 2 n
หาn – ?
มาสร้างสมการ 14 กันดีกว่าn = 42 n = 3
คำตอบ: ค 3 เอ็น 6 – สูตรโครงสร้างโพรพีน:
สแกนโซลูชันและส่ง ไปยังที่อยู่อีเมล:บ็อกดานอฟสกาจ@ จดหมาย. รุ
ในปัญหาบางประการ องค์ประกอบองค์ประกอบของสารที่ต้องการไม่ชัดเจนจากข้อความของเงื่อนไข ส่วนใหญ่มักเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการเผาไหม้ของสารอินทรีย์ ความไม่แน่นอนขององค์ประกอบมักเกี่ยวข้องกับความเป็นไปได้ที่จะมีออกซิเจนอยู่ในวัสดุที่ถูกเผา ในขั้นตอนแรกของการแก้ปัญหาดังกล่าวจำเป็นต้องระบุองค์ประกอบองค์ประกอบของสารที่ต้องการโดยการคำนวณ
ปัญหา 2.11.
จากการเผาไหม้สารประกอบอินทรีย์ 1.74 กรัมทำให้ได้ส่วนผสมของ CO 2 และ H 2 O 5.58 กรัม ปริมาณของสาร CO 2 และ H 2 O ในส่วนผสมนี้เท่ากัน หาสูตรโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์ถ้าความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอเทียบกับออกซิเจนคือ 1.8125
ที่ให้ไว้:
มวลของสารประกอบอินทรีย์: m org v.va = 1.74 g;
มวลรวมของผลิตภัณฑ์ของสารละลาย: ม.(CO 2) + ม.(H 2 O) = 5.58 กรัม;
อัตราส่วนของปริมาณสารในผลิตภัณฑ์ของสารละลาย: n(คาร์บอนไดออกไซด์) = n(เอช 2 โอ);
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอของสารตั้งต้นเทียบกับออกซิเจน: D(O 2) = 1.8125
หา:สูตรโมเลกุลของสารประกอบที่ถูกเผา
สารละลาย:
ขั้นตอนที่ 1 ไม่ได้ระบุประเภทของสารประกอบอินทรีย์ที่ถูกเผา ดังนั้นองค์ประกอบของธาตุสามารถตัดสินได้จากผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเท่านั้น คาร์บอนและไฮโดรเจนถูกรวมไว้อย่างชัดเจนในองค์ประกอบของสารที่ถูกเผาไหม้เนื่องจากองค์ประกอบเหล่านี้มีอยู่ในผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้และมีเพียงออกซิเจนจากอากาศเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา ยิ่งไปกว่านั้น คาร์บอนและไฮโดรเจนทั้งหมดถูกถ่ายโอนจากสารดั้งเดิมไปยัง CO 2 และ H 2 O โดยสมบูรณ์ บางทีองค์ประกอบของสารประกอบที่ต้องการอาจรวมถึงออกซิเจนด้วย
สถานการณ์ที่มีหรือไม่มีออกซิเจนสามารถชี้แจงได้โดยใช้ข้อมูลจากสภาวะของปัญหา เรารู้มวลของสารประกอบอินทรีย์ที่ถูกเผาไหม้และข้อมูลเชิงปริมาณ
ที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ แน่นอนว่าหากมวลรวมของคาร์บอนจาก CO 2 และไฮโดรเจนจาก H 2 O กลายเป็น มวลเท่ากันอินทรียวัตถุตั้งต้นไม่มีออกซิเจนในองค์ประกอบ มิฉะนั้นถ้า
m[(C)(ใน CO 2)] + m[(H)(ใน H 2 O)] > m องค์กร ใน-va
ออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของสสารดั้งเดิม และมวลของมันจะถูกกำหนดโดยความแตกต่าง:
องค์กรเอ็ม in-va – m(C)(ใน CO 2) – m(H)(ใน H 2 O) = m(O)(ใน in-ve ดั้งเดิม)
ให้เราหามวลของคาร์บอนและไฮโดรเจนในผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาแล้วเปรียบเทียบกับมวลของสารตั้งต้น
1. เงื่อนไขประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับมวลรวมของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา ดังนั้น ก่อนอื่น เราจำเป็นต้องระบุมวลของผลิตภัณฑ์แต่ละรายการแยกกัน ในการทำเช่นนี้ให้เราแสดงปริมาณของสารของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นด้วยค่า “ ก" จากนั้นตามเงื่อนไข:
n(CO 2) = n(H 2 O) = โมล
การใช้ค่า "a" ตามที่ทราบเราจะค้นหามวลของ CO 2 และ H 2 O:
ม.(CO 2) = ม.(CO 2) n(CO 2) = (44.ก) ก.
ม.(H 2 O) = ม(H 2 O) n(H 2 O) = (18.ก) ก.
เราสรุปนิพจน์ผลลัพธ์และเทียบเคียงกับมูลค่าของมวลรวมของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจากเงื่อนไข:
(44 . ก) + (18 . ก) = 5,58.
เราได้รับสมการทางคณิตศาสตร์ที่ไม่ทราบค่ามา เมื่อแก้แล้วเราจะพบค่าของปริมาณที่ไม่รู้จัก: ก = 0,09.
ด้วยค่านี้ เราจึงแสดงปริมาณสารของแต่ละผลิตภัณฑ์:
n(คาร์บอนไดออกไซด์) = n(เอช 2 โอ) = 0.09 โมล
2. เรามาค้นหามวลของคาร์บอนใน CO2 โดยใช้อัลกอริทึม:
n(СO 2) ---> n(С) (ใน CO 2) ---> m(С) (ใน CO 2)
n(C)(ใน CO2) = n(CO2) = 0.09 โมล (ตามดัชนีในสูตร)
ม.(C)(ใน CO 2) = n(C)(ใน CO 2) ม(ค) = 0.09. 12 = 1.08 g = m(C) (ในรูปแบบดั้งเดิม)
3. ลองหามวลของไฮโดรเจนในน้ำที่ได้โดยใช้อัลกอริทึม:
n(H 2 O) ---> n(H)(ใน H 2 O) ---> ม.(H)(ใน H 2 O)
n(H) (ใน H 2 O) > n(H 2 O) 2 ครั้ง (ตามดัชนีในสูตร)
n(H)(ใน H 2 O) = 2 n(H 2 O) = 2. 0.09 = 0.18 โมล
ม.(H)(ใน H2O) = n(H)(ใน H2O) ม(ส) = 0.18 1 = 0.18 g =m(N) (ในรูปแบบเดิม)
4. เปรียบเทียบมวลรวมของคาร์บอนและไฮโดรเจนกับมวลของสารตั้งต้น:
ม.(C)(ใน CO2) + ม.(H)(ใน H2O) = 1.08 + 0.18 = 1.26 กรัม;
องค์กรเอ็ม อิน-วา = 1.74 ก.
ม.(C)(ใน CO 2) + ม.(H)(ใน H 2 O) > m org. v.v-a,
ดังนั้นออกซิเจนจึงรวมอยู่ในองค์ประกอบของสารตั้งต้น
m(O)(ในต้นฉบับ) = m org. in-va – m(C)(ใน CO 2) – m(H)(ใน H 2 O) = 1.74 -1.26 = 0.48 กรัม
5. ดังนั้น สารตั้งต้นจึงประกอบด้วย คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน
การดำเนินการเพิ่มเติมจะไม่แตกต่างจากตัวอย่างของงานที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ให้เราแสดงสารที่ต้องการเป็น C x H y O z
ขั้นตอนที่ 2. ลองวาดแผนภาพปฏิกิริยาการเผาไหม้:
C x N และ O z + O 2 ---> CO 2 + H 2 O
ขั้นตอนที่ 3
ให้เรากำหนดอัตราส่วนของปริมาณของสาร ( n) คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนในตัวอย่างดั้งเดิมของอินทรียวัตถุ เราได้กำหนดปริมาณของคาร์บอนและสารไฮโดรเจนในขั้นตอนแรกเรียบร้อยแล้ว
ปริมาณสาร ( n) ของออกซิเจน เราจะหาได้จากข้อมูลมวลของมัน:
ขั้นตอนที่ 4 เราพบสูตรที่ง่ายที่สุด:
ยังไม่มีข้อความ(C) : ยังไม่มีข้อความ(H) : ยังไม่มีข้อความ(O) = 0.09: 0.18: 0.03
เราเลือกค่าที่น้อยที่สุด (ในกรณีนี้คือ "0.03") และหารตัวเลขทั้งสามด้วย:
เราได้ชุดของจำนวนเต็มที่น้อยที่สุด:
ยังไม่มีข้อความ(C) : ยังไม่มีข้อความ(H) : ยังไม่มีข้อความ(O) = 3: 6:1
ทำให้สามารถเขียนสูตรที่ง่ายที่สุดได้: C 3 H 6 O 1
ขั้นตอนที่ 5
เผยสูตรที่แท้จริง
จากข้อมูลความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอของสารที่ต้องการเทียบกับออกซิเจน เราจะหามวลโมลาร์ที่แท้จริง:
เอ็ม จริง = ง(O 2) . ม(O2) = 1.8125 32 = 58 กรัม/โมล
ให้เรากำหนดค่ามวลโมลาร์ด้วยสูตรที่ง่ายที่สุด:
เอ็มเป็นคนง่ายๆ = 3.12 + 6. 1 +1 . 16 = 58 กรัม/โมล
เอ็มเป็นคนง่ายๆ = ม จริง ดังนั้นสูตรที่ง่ายที่สุดจึงเป็นจริง
C 3 H 6 O เป็นสูตรโมเลกุลของสารที่ถูกเผา
คำตอบ:ค 3 ชม 6 โอ
ทฤษฎีสำหรับงาน 35 จากการสอบ Unified State ในวิชาเคมี
การหาสูตรโมเลกุลของสาร
การค้นหาสูตรทางเคมีของสารจากเศษส่วนมวลของธาตุ
เศษส่วนมวลของธาตุคืออัตราส่วนของมวลต่อ มวลรวมสารที่ประกอบด้วย:
$W=(m(องค์ประกอบ))/(m(องค์ประกอบ))$
เศษส่วนมวลขององค์ประกอบ ($W$) จะแสดงเป็นเศษส่วนของหน่วยหรือเป็นเปอร์เซ็นต์
ปัญหาที่ 1 องค์ประกอบองค์ประกอบของสารมีดังนี้ เศษส่วนมวลของเหล็กคือ $72.41%$ เศษส่วนมวลของออกซิเจนคือ $27.59%$ ได้มาซึ่งสูตรเคมี
ที่ให้ไว้:
$W(เฟ)=72.41%=0.7241$
$W(O)=27.59%=0.2759$
สารละลาย:
1. สำหรับการคำนวณ ให้เลือกมวลของออกไซด์ $m$(ออกไซด์)$=100$ g จากนั้น มวลของเหล็กและออกซิเจนจะเป็นดังนี้:
$m(เฟ)=m_(ออกไซด์)·W(เฟ); ม.(เฟ)=100·0.7241=72.41$ ก.
$m(O)=m_(ออกไซด์)·W(O); ม.(O)=100·0.2759=$27.59 ก.
2. ปริมาณธาตุเหล็กและสารออกซิเจนเท่ากันตามลำดับ:
$ν(เฟ)=(ม(เฟ))/(ม(เฟ));ν(เฟ)=(72.41)/(56)=1.29.$
$ν(O)=(ม(O))/(ม(O));ν(O)=(27.59)/(16)=1.72.$
3. ค้นหาอัตราส่วนของปริมาณธาตุเหล็กและสารออกซิเจน:
$ν(เฟ) : ν(O)=1.29: 1.72.$
เราใช้จำนวนที่น้อยกว่าเป็น $1 (1.29=1)$ และพบว่า:
$เฟ: O=1: 1.33$.
4. เนื่องจากสูตรต้องมีจำนวนอะตอมเป็นจำนวนเต็ม เราจึงลดอัตราส่วนนี้เป็นจำนวนเต็ม:
$เฟ: O=1: 1.33=2: 2.66=3·3.99=3: 4$.
5. แทนตัวเลขที่พบและรับสูตรออกไซด์:
$Fe: O=3: 4$ เช่น สูตรของสารคือ $Fe_3O_4$
คำตอบ: $Fe_3O_4$
ค้นหาสูตรทางเคมีของสารจากเศษส่วนมวลขององค์ประกอบหากระบุความหนาแน่นหรือความหนาแน่นสัมพัทธ์ของสารที่กำหนดในสถานะก๊าซ
ปัญหาที่ 2 เศษส่วนมวลของคาร์บอนในไฮโดรคาร์บอนคือ $80%$ ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไฮโดรคาร์บอนเทียบกับไฮโดรเจนคือ 15 ดอลลาร์สหรัฐฯ
ที่ให้ไว้:
สารละลาย:
1. ให้เราแสดงสูตรของสารเป็น $C_(x)H_(y)$
2. ค้นหาจำนวนโมลของอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนใน 100$ กรัมของสารประกอบนี้:
$x=n(ค); y=ν(H).$
$ν(C)=(ม(C))/(M(C))=(80)/(12)=6.6;ν(H)=(ม(H))/(M(H))=( 20)/(1)=20.$
1 วิธี.
3. ความสัมพันธ์ระหว่างอะตอม:
$x: y=6.6: 20=1: 3$ หรือ $2: 6$
สูตรที่ง่ายที่สุดของสารคือ $CH_3$
4. หาน้ำหนักโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนด้วยความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอระเหยของมัน
$M_r$(สาร)$=2D(H_2)=32D(O_2)=29D$(อากาศ)
$M_x=2D(H_2)=2·15=30$ กรัม/โมล
5. คำนวณน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของไฮโดรคาร์บอนโดยใช้สูตรที่ง่ายที่สุด:
$M_r(CH_3)=A_r(C)+3A_r(H)=12+3=15$.
6. ค่าของ $M_x$ และ $M_r$ ไม่ตรงกัน, $M_r=(1)/(2)M_x$ ดังนั้นสูตรไฮโดรคาร์บอนคือ $C_2H_6$
ลองตรวจสอบกัน: $M_r(C_2H_6)=2A_r(C)+6A_r(H)=2·12+6·1=30$.
คำตอบ:สูตรโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอน $C_2H_6$ คืออีเทน
วิธีที่ 2
3. ความสัมพันธ์ระหว่างอะตอม:
$(x)/(y)=(6.6)/(20);(x)/(y)=(1)/(3.03);y=3.03x.$
5. มวลกรามสามารถแสดงได้ดังนี้:
$M_r(C_xH_y)=A_r(C)_x+A_r(H)_y; M_r(C_xH_y)=12x+y$ หรือ $30=12x+1y$
6. เราแก้ระบบสมการสองสมการโดยไม่ทราบค่าสองตัว:
$\(\ตาราง\ y=3.03x; \12x+y=30;$ $12x+3.03x=30;x=2;y=6.$
คำตอบ:สูตร $C_2H_6$ คืออีเทน
การค้นหาสูตรทางเคมีของสารโดยอาศัยข้อมูลเกี่ยวกับสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ (โดยใช้สมการของปฏิกิริยาเคมี)
ปัญหาที่ 3 ค้นหาสูตรโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนที่มีความหนาแน่น 1.97$ g/l ถ้าการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอน 4.4$ g/l ของไฮโดรคาร์บอนทำให้เกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) (n.s.) 6.72$ g/l และน้ำ 7.2$ g .
ที่ให้ไว้:
$m(C_xH_y)=4.4$ ก
$ρ(C_xH_y)=1.97$ กรัม/ลิตร
$V(CO_2)=6.72$ ลิตร
$ม(H_2O)=7.2$ ก
สารละลาย:
1. มาเขียนแผนภาพสมการการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอนกันดีกว่า
$(C_xH_y)↖(4.4g)+O_2→(CO_2)↖(6.72l)+(H_2O)↖(7.2g)$
2. คำนวณมวลฟันกราม $C_xH_y·M=ρ·V_m$,
$M=1.97$ กรัม/ลิตร$·22.4$ ลิตร/โมล$=44$ กรัม/โมล
น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ $M_r=44$
3. กำหนดปริมาณของสาร:
$ν(C_xH_y)=(m)/(M)$ หรือ $ν(C_xH_y)=(4.4)/(44)=0.1$ โมล
4. เมื่อใช้ค่าปริมาตรฟันกราม เราจะพบว่า:
$ν(CO_2)=(m)/(M)$ หรือ $ν(H_2O)=(7.2)/(18)=0.4$ โมล
6. ดังนั้น: $ν(C_xH_y) : ν(CO_2) : νH_2O=0.1$ mol $: 0.3$ mol $: 0.4$ mol หรือ $1: 3: 4$ ซึ่งควรจะสอดคล้องกับสัมประสิทธิ์ในสมการและช่วยให้คุณ เพื่อกำหนดจำนวนอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจน:
$C_xH_y+O_2→3CO+4H_2O$
รูปแบบสุดท้ายของสมการคือ:
$C_3H_8+5O_2→3CO_2+4H_2O$
คำตอบ:สูตรไฮโดรคาร์บอน $C_3H_8$ - โพรเพน
