Задачи на вывод химических формул

Пример 1. Определите молекулярную формулу углеводорода, который содержит 80 % углерода и 20 % водорода, если плотность его по воздуху равна 1, 034.

Решение. 1) Находим М (у/в) = M (воздуха) ∙ d = 29 · 1, 034 = 29, 986

» 30

2) Ск. Углерода 30 – 100 %

х – 80 % х = 30 · 80/100 = 24

Ск. Водорода 30 – 100 %

х – 20 % х = 30 · 20/100 = 6 С_хH_y

12х: 1y = 24: 6 х: y = 24/12: 6/1 = 2: 6

12 и 1 – атомные массы углерода и водорода. Значит молекулярная формула углеводорода будет С₂H₆.

Пример 2. Определите молекулярную формулу вещества, если известно, что массовая доля углерода в нем составляет 39, 97 %; водорода – 6, 73 %; кислорода – 53, 3 %. Плотность паров этого вещества по углекислому газу равна 4, 091.

Решение. 1) С_хH_yO_z, где х, y, z – индексы. На основе закона постоянства состава вещества можем записать:

12х: 1y: 16z = 39, 97: 6, 73: 53, 3, где 12, 1, 6 – относительные атомные массы углерода, водорода и кислорода.

Отсюда х: y: z = 39, 97/12: 6, 73/1: 53, 3/16 х: y: z = 1: 2: 1

Следовательно, простейшая формула CH₂O

M (CH₂O) = 30

2) M (ист.) = M (CO₂) · Pco₂ = 44 ∙ 4, 091 = 180

3) M (ист.)/M (CH₂O) = 180/30 = 6

Значит, индексы в истиной формуле будут в 6 раз больше, чем в простейшей формуле, т.е. х = 6, y = 12, z = 6

Формула вещества: С₆H₁₂O₆.

Пример 3. При сгорании 10, 5 г углеводорода образовалось 16, 8 л углекислого газа (н.у.) и 13, 5 г воды. Плотность этого вещества при н.у. равна 1, 875 г/л. Определите молекулярную формулу этого соединения. Напишите его структурную формулу и назовите.

Решение. 1) Полученный СO₂ свидетельствует о наличие углерода в соединении. Найдем массу углерода по схеме:

С – СO₂ M (C) = 12 ∙ 16, 8/22, 4 = 9 г

M (C) – 16, 8 л

12 – 22, 4 л

2) Полученная вода указывает на наличие водорода. Находим M (H) по схеме:

M (H) – 13, 5 г M (H) = 2 · 13, 5/18 = 1, 5 г.

2 г – 18 г

3) М (С + H) = 9 + 1, 5 = 10, 5 г. Следовательно, сгорел углеводород (С_хH_y)

4) Обозначим простейшую формулу углеводорода 12х: 1y = 9: 1, 5 или х: y = 1: M (CH₂) = 14

2. Значит простейшая формула CH₂.

5) M (C_хH_y) = V ∙ P = 22, 4 · 1, 875 = 42

6) M (ист.)/M (CH₂) = 42: 14 = 3

Значит, индексы в истинной формуле будут в три раза больше, чем в простейшей формуле, т.е. х = 3, y = 6

Формула вещества C₃H₆, структурная формула:

H₃C – CH = CH₂ пропен (метилэтилен или пропилен).