Расчетные задачи с решениями на определения молекулярной и структурной формулы органических соединений с помощью математических уравнений и неравенств.

Расчетные задачи с решениями на определения молекулярной и структурной формулы органических соединений .Пример № 1.
На нейтрализацию предельной одноосновной карбоновой кислоты массой 3, 7 г затратили раствор объёмом 5 мл с массовой долей гидроксида калия 40% и плотностью 1, 4 г /мл. Определите формулу кислоты.
Решение:
Формулу кислоты представляем в виде - СхН2х + 1СООН, где х = 0, 1, 2, 3….
СхН2х + 1СООН + КОН → СхН2х + 1СООК + Н2О
Определяем массу и количества вещества КОН:
m ( KOH ) = PVW/ 100 % = 5мл х 40 % х 1, 4 г/мл /100 % = 2, 8 г :
n (KOH ) = m ( KOH ) / M (KOH ) = 2, 8 г /56 г/моль = 0,05 моль:
M( R ) = M (RCOOH ) – M (COOH) = 74 - 45 = 29 г/моль:
Молярная масса кислоты составляет:
М ( кислоты ) = [ ( х + 1) 12 + ( 2х + 2 ) 1 + 2 х 16 ] г/моль = ( 14 х + 46 ) г/моль:
Находим количество вещества кислоты, взятой для реакции:
n ( кислоты ) = 3, 7 / 14 х + 46 моль:
3, 7 / 14 х + 46 = 0, 05 ; 3, 7 = 0, 7 х + 0,8, х = 2;
Таким образом, формула кислоты С2Н5СООН, СН3 – СН2 – СООН;
Задачи:
Определите формулу предельной одноосновной карбоновой кислоты, если известно, что на нейтрализацию пробы её массы 11 г затратили раствор объёмом 15, 75 мл с массовой долей гидроксида натрия 25 % и плотностью 1, 27 г /мл. ( Ответ: С3Н7СООН ) .При взаимодействии раствора массой 59, 2 г с массовой долей одноосновной предельной карбоновой кислоты 25 % с избытком карбоната натрия образовался газ объёмом 2, 24 л ( при н.у.) Определите формулу кислоты. ( Ответ: СН3 СН2СООН ).
Пример № 2
При нагревании предельного одноатомного спирта массой 12 г с концентрированной серной кислотой образовался алкен массой 6, 3 г.Выход продукта составил 75%. Определите формулу исходного спирта.
Решение:
Сх Н2х + 1 ОН → СхН2х + Н2О
спирт алкен
М (Сх Н2х + 1 ОН ) = [12х + 1 ( 2х + 1) + 16 + 1] г/моль = ( 14х + 18 )г/моль.
М (СхН2х ) = ( 12х + 2х ) = 14 х г / моль.
m(СхН2х ) = mp (СхН2х ) x 100 % / 75 % = 6? 3 x 100/ 75 = 8, 4 г.n (Сх Н2х + 1 ОН ) = m (Сх Н2х + 1 ОН ) / M (Сх Н2х + 1 ОН) ;
n (Сх Н2х + 1 ОН ) = 12/ 14 x + 18 моль.
n (СхН2х ) = m (СхН2х ) / M (СхН2х ) ; n (СхН2х ) = 8, 4 /14х моль = 0,6/х моль.
12 / 14 х + 18 = 0,6 / х ; 12х = 8, 4 х + 10,8.
12х – 8, 4х + 10,8 = 0.
3, 6х = 10,8 , х = 3. С3 Н7ОН – пропанол.
Задачи.
Определите формулу предельного одноатомного спирта, если при дегидратации образца его объёмом 37 мл и плотностью
4 г /мл получили алкен массой 39, 2 г . ( Ответ: С4 Н9ОН ).
Предельный одноатомный спирт массой 30 г взаимодействует с избытком металлического натрия, образуя водород, объём которого при нормальных условиях составил 5, 6 л. Определите формулу спирта. ( Ответ: С3Н7ОН ).
Дегидратацией предельного одноатомного спирта получили алкен симметричного строения с неразвлетвленной цепью массой 8, 4 г, который взаимодействует с бромом массой 24 г. Определите структурную формулу исходного спирта и назовите его.
( Ответ: бутанол – 2 ).
При нагревании предельного одноатомного спирта с концентрированной бромоводородной кислотой образуется соединение, массовая доля в котором составляет 73, 4 % .
Определите формулу исходного спирта. ( Ответ: С2Н5ОН ).
К водному раствору массой 4 г с массовой долей некоторого альдегида 22% прилили избыток аммиачного раствора оксида серебра. При этом образовался осадок массой 4, 32 г. Определите формулу исходного альдегида. ( Ответ: С Н3СОН ).
При окислении паров спирта массой 2, 3 г над избытком оксида меди (II )получили альдегид и медь массой 3, 2 г. Какой альдегид получен? Определите массу альдегида, если его выход составил 75% .( Ответ: 1. 65г уксусного альдегида ).
При окислении 16, 2 г некоторого альдегида аммиачным раствором оксида серебра ( I), взятым в избытке, выделилось 48,6 г серебра. Определите альдегид. ( Ответ: бутаналь, 2 – метилпропаналь).37 г неизвестной предельной одноосновной карбоновой кислоты нейтрализовали водным раствором гидрокарбоната натрия. При пропускании выделившегося газа через известковую воду выпало 59 г осадка. Какая кислота была взята и каков объём выделившегося газа? ( Ответ: 11, 2л СО2; СН3СН2СООН ) .