Решение задач на определение формул органических веществ (подготовка к ЕГЭ по химии)

Решение задач на определение формулы органического вещества.

Разработала: Куст И.В. - учитель биологии и химии МБОУ Колюдовская СОШ

1.Определение формулы вещества по продуктам сгорания.
1.При полном сгорании углеводорода образовалось 27г воды и 33,6г углекислого газа (н.у.). Относительная плотность углеводорода по аргону равна 1,05. Установите его молекулярную формулу.
2.При сгорании 0,45г газообразного органического вещества выделилось 0,448л углекислого газа, 0,63г воды и 0,112л азота. Плотность исходного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную формулу этого вещества.
3.При сгорании бескислородного органического вещества образовалось 4,48л углекислого газа. 3,6 г воды, 3,65г хлороводорода. Определите молекулярную формулу сгоревшего соединения.
4.При сгорании вторичного амина симметричного строения выделилось 0,896л углекислого газа и 0,99г воды и 0,112л азота. Установите молекулярную формулу этого амина.
Алгоритм решения:
1.Определим молекулярную массу углеводорода :M(CxHy)=M(по газу)хД(газа)
2.Определим количество вещества воды: п ( Н2О)= т (Н2О) : М( Н2О)
3.Определим количество вещества водорода : п(Н)=2п(Н2О)
4. Определим количество вещества углекислого газа: : п ( СО2)= т (СО2) : М( СО2)или
п ( СО2)= V (СО2) : Vm
5.Определим количество вещества углерода: п ( С)= п ( СО2)
6.Определим соотношение С:Н = п ( С): п(Н)(оба числа делим на наименьшее из этих чисел)
7.простейшая формула (из пункта 6).
8.Молекулярную массу углеводорода (из первого пункта) делим на молекулярную массу простейшей формулы (из пункта 7) : полученное целое число означает – во столько раз надо увеличить число атомов углерода и водорода в простейшей формуле.
9.Определить молекулярную массу истинной формулы (найденной в пункте 8).
10.Записываем ответ – найденную формулу.
Решение задачи №1.
Дано:
т(Н2О)=27г
V(СО2)=33,6л
Д(по Аr)=1,05
Найти СхНy
Решение.
1. Определим молекулярную массу углеводорода: M(CxHy)=M(по газу)хД(газа)
M(CxHy)=1,05х40г/моль=42 г/моль
2. Определим количество вещества воды: п ( Н2О)= т (Н2О) : М( Н2О)
п ( Н2О)=27г : 18г/моль=1,5моль
3. Определим количество вещества водорода: п(Н)=2п(Н2О)
п(Н)=2х1,5моль=3моль
4. Определим количество вещества углекислого газа: п ( СО2)= V (СО2) : Vm
п ( СО2)=33,6л : 22,4л/моль=1,5моль
5. Определим количество вещества углерода: п ( С)= п ( СО2)
п ( С)= 1,5 моль
6. Соотношение С:Н = п ( С): п(Н)=1,5моль:3моль=(1,5:1,5):(3:1,5)=1:2
7. Простейшая формула: СН2
8.42г/моль : 14=3
9. С3Н6 – истинная (М(С3Н6)=36+6=42г/моль
10. Ответ: . С3Н6.


2.Определение формулы вещества, используя общую формулу и уравнения химической реакции.

5.При сгорании 1,8г первичного амина выделилось 0,448л азота. Определите молекулярную формулу этого амина.
6.При сгорании 0,9г некоторого предельного первичного амина выделилось 0,224г азота Определите молекулярную формулу этого амина.
7.При взаимодействии 22г предельной одноосновной кислоты с избытком раствора гидрокарбоната натрия выделилось 5,6л газа. Определите молекулярную формулу кислоты.
8.Установите молекулярную формулу алкена, если известно что 0,5г его способны присоединить 200мл водорода.
9.Установите молекулярную формулу алкена. Если известно, что 1,5г его способны присоединить 600мл хлороводорода.
10.Установите молекулярную формулу циклоалкана, если известно, что 3г его способны присоединить 1,2л бромоводорода.
Алгоритм решения:
1.Определим количество известного вещества (азота, углекислого газа, водорода, хлороводорода, бромоводорода) : п = т : М или п= V : Vm
2.По уравнению сравним количество вещества известного вещества с количеством вещества которое надо определить :
3.Определим молекулярную массу искомого вещества: М=т:п
4.Найдем молекулярную массу искомого вещества используя его общую формулу:(М(СпН2п)=12п+2п=14п)
5.Приравняем значение пункта 3 и пункта 4.
6.Решим уравнение с одним неизвестным , найдем п.
7.Подставим в общую формулу значение п.
8.Запишим ответ.
Решение задачи №5.
Дано:
V(N2)=0,448л
т(СпН2п+1NH2)=1,8г
Найти СпН2п+1NH2.
Решение.
1.Схема реакции: 2 СпН2п+1NH2=N2 (или)
2.Уравнение реакции: 2 СпН2п+1NH2+(6п+3)/2О2=2пСО2+ (2п+3)Н2О+N2
3.Определим количество вещества азота по формуле: п= V : Vm
п(N2)=0,448л:22,4л/моль=0,02моль
4.Определим количество вещества амина (используя уравнения: коэффициент стоящий перед амином делим на коэффициент стоящий перед азотом)
п(СпН2п+1NH2)=2п( N2)=2х0,02моль=0,04моль
5.Определим молярную массу амина по формуле: М=т:п
М((СпН2п+1NH2)=1,8г:0,04моль=45 г/моль
6.Определаем молярную массу амина по общей формуле:
М(СпН2п+1NH2)=12п+2п+1+14+2=14п+17г/моль
7.Приравниваем:14п+17=45(решаем уравнение)
п=2
8.Подставляем в общую формулу: СпН2п+1NH2=С2Н5NН2
9.Ответ: С2Н5NН2



3.Определение формулы вещества используя уравнения химической реакции и закон сохранения массы веществ.

11.Некоторый сложный эфир массой 7,4г подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено 9,8г калиевой соли предельной одноосновной карбоновой кислоты и 3,2г спирта. Установите молекулярную формулу этого эфира.
12.Сложный эфир массой 30г подвергнут щелочному гидролизу, при этом получено 34г натриевой соли предельной одноосновной кислоты и 16г спирта. Установите молекулярную формулу эфира.

1.Составим уравнение гидролиза.
2.По закону сохранения массы веществ (масса вступивших в реакцию веществ равна массе образовавшихся ) : масса эфира +масса гидроксида калия = масса соли + масса спирта .
3.Находим массу (KOH ) = массу (соли) + массу (спирта) – массу (эфира)
4.Определим количество вещества KOH :n = m(KOH) : М(KOH).
5.По уравнению n (KOH) = п (эфира)
6.Определим молярную массу эфира : M = m:n
7.По уравнению количество вещества KOH = количеству вещества соли (n)= количеству вещества спирта (n).
8.Определим молекулярную массу соли:M =m(соли):n(соли).
9.Определим молекулярную массу соли по общей формуле и приравняем значения из пункта 8 и 9 .
10.От молекулярной массы эфира отнимем молекулярную массу функциональной группы кислоты найденной в предыдущем пункте без массы металла:
11. Определим функциональную группу спирта.
Решение задачи№11.
Дано:
т(эфира)=7,4г
т(соли)=9,8г
т(спирта)=3,2г
Найти формулу эфира
Решение.
1.Составим уравнения гидролиза сложного эфира:
СпН2п+1СООСмН2м+1 +КОН=СпН2п+1СООК + СмН2м+1ОН
2.Находим массу (КОН)= т(соли)+т(спирта)-т(эфира)=(9,8г+3,2г)-7,4г=5,6г
3.Определим п(КОН)=т:М=5,6г:56г/моль=0,1моль
4.По уравнению :п(КОН)=п(соли)=п(спирта)=0,1моль
5.Определим молярную массу соли: М (СпН2п+1СООК)=т:п=9,8г:0,1моль=98г/моль
6.Определим молярную массу по общей формуле:М (СпН2п+1СООК)=12п+2п+1+12+32+39=14п+84 (г/моль)
7.Приравниваем: 14п+84=98
п=1
Формула соли СН3СООК
8.Определим молярную массу спирта: М(СмН2м+1ОН)=3,2г:0,01моль=32г/моль
9.Определим М(СмН2м+1ОН)=12м+2м+1+16+1=14м+18 (г/моль)
10.Приравниваем:14м+18=32
м=1
Формула спирта:СН3ОН
11.Формула эфира: СН3СООСН3-метилацетат.



4. Определение формулы вещества используя уравнения реакции, записанное с помощью общей формулы класса органических соединений.

13.Определите молекулярную формулу алкена, если известно, что одно и тоже количество его, взаимодействуя с различными галогеноводородами образует, соответственно, или 5,23г хлорпроизводного, или 8,2г бромпроизводного.
14.При взаимодействии одного и того же количества алкена с различными галогенами образуется 11,3г дихлорпроизводного или 20,2г дибромпроизводного .Определите формулу алкена. Напишите его название и структурную формулу.

1.Записываем два уравнения реакций (формулу алкена в общем виде)
2.Находим молекулярные массы продуктов по общим формулам в уравнениях реакций (через п).
3.Находим количества вещества продуктов: n=m:M
4.Приравниваем найденные количества вещества и решаем уравнения. Найденное п подставляем в формулу.
Решение задачи №13.
Дано:
т(СпН2п+1Cl)=5,23г
т (СпН2п+1Br)=8,2г
Найти СпН2п
Решение.
1.Составим уравнения реакций:
СпН2п+НСl= СпН2п+1Cl
СпН2п + НВr= СпН2п+1Br
2.Определим М( СпН2п+1Cl)=12п+2п+1+35,5=14п+36,5(г/моль)
3.Определим п( СпН2п+1Cl)=т:М=5,23г:(14п+36,5)г/моль
4.Определим М( СпН2п+1Br)=12п+2п+1+80=14п+81(г/моль)
5.Определим п( СпН2п+1Br)=т:М=8,2г : (14п+81)г/моль
6.Приравниваем п( СпН2п+1Cl)= п( СпН2п+1Br)
5,23г:(14п+36,5)г/моль = 8,2г : (14п+81)г/моль (решаем уравнение)
п=3
7.Формула алкена: С3Н6
5.Определение формулы вещества через введение переменной Х.

15.В результате сжигания 1,74г органического соединения получено 5,58г смеси углекислого газа и воды. Количества веществ углекислого газа и воды в этой меси оказалось равными. Определите молекулярную формулу органического соединения. Если относительная плотность его по кислороду равна 1,81.
16. В результате сжигания1,32г органического соединения получено 3,72г смеси углекислого газа и воды. Количества веществ углекислого газа и воды в этой меси оказалось равными. Определите молекулярную формулу органического соединения. Если относительная плотность его по азоту равна 1,5714.
Алгоритм решения задачи:
1.Определим молярную массу органического вещества: М(СхНyОz)=Д(по газу)хМ(газа)
2.Определим количество органического вещества: п (СхНyОz)=т:М
3.Введение переменной х:Пусть Х-количество углекислого газа в смеси: п(СО2)=Хмоль, тогда столько же и воды (по условию):п(Н2О)=Хмоль.
4.Масса углекислого газа в смеси:т(СО2)=п(СО2)хМ(СО2)=44Х(г)
5.Масса воды в смеси: п(Н2О)=п(Н2О)хМ(Н2О)=18Х(г)
6.По условию задачи:т(смеси)=т(Н2О)+т(СО2)=44Х+18Х (Решаем уравнение с одним неизвестным, находим Х-число молей СО2 и Н2О)
7.Определим количество вещества углерода (С):п(С)=п(СО2):п(СхНyОz)
8.Определим количество вещества водорода (Н): п(Н)=2хп(Н2О): п(СхНyОz)
9.Проверяем наличие кислорода в органическом соединении: М(О)=М(СхНyОz)-М(С)-М(Н)
10.Определяем количество вещества (число атомов) кислорода: п(О)=М(О):Аr(О)
11.Формула: С:Н:О=п(С):п(Н):п(О)
Решение задачи №15.
1.Определяем молекулярную массу органического вещества: М(СхНyОz)=1,82х32г/моль=58г/моль
2.Определяем количество органического вещества: п (СхНyОz)=т:М
п (СхНyОz)=1,74г:58г/моль=0,03моль
3.Пусть Х-п(СО2) в смеси, тогда п(Н2О)-Хмоль(по условию)
4..Масса углекислого газа в смеси: т(СО2)=п(СО2)хМ(СО2)=44Х(г)
5.Масса воды в смеси: п(Н2О)=п(Н2О)хМ(Н2О)=18Х(г)
6.Составим и решим уравнение:44Х+18Х=5,58(масса смеси по условию)
Х=0,09(моль)
7.Определим количество вещества углерода (С ):п(С)=п(СО2):п(СхНyОz)
п(С)=0,09:0,03=3(моль)-число атомов С в органическом веществе.
8.Определим количество вещества водорода (Н): п(Н)=2хп(Н2О): п(СхНyОz)
п(Н)=2х0,09:0,03=6(моль)-число атомов водорода в органическом веществе
9.Проверяем наличие кислорода в органическом соединении: М(О)=М(СхНyОz)-М(С)-М(Н)
М(О)=58г/моль-(3х12)-(6х1)=16(г/моль)
10.Определяем количество вещества (число атомов) кислорода: п(О)=М(О):Аr(О)
п(О)=16:16=1(моль)-число атомов кислорода в органическом веществе.
11.Формула искомого вещества: (С3Н6О).

6. Определение формулы вещества по массовой доли одного из элементов, входящих в вещество.
17.Определите молекулярную формулу дибромалкана, содержащего 85,11% брома.
18.Определите строение сложного эфира аминокислоты, образованного производными предельных углеводородов, если известно, что он содержит 15,73% азота.
19.Определите молекулярную формулу предельного трехатомного спирта, массовая доля кислорода в котором равна 45,28%.
Алгоритм решения задачи.
1.Используя формулу нахождения массовой доли элемента в сложном веществе определяем молекулярную массу вещества: W(элемента)=Ar(элемента)хп(элемента):Мr(вещества)
Мr(вещества)=Аr(элемента)хп(элемента):W(элемента), где п(элемента)-число атомов данного элемента
2.Определяем молекулярную массу по общей формуле
3.Приравниваем пункт 1 и пункт 2. Решаем уравнение с одним неизвестным.
4.Записываем формулу, подставив значение п в общую формулу.
Решение задачи №17.
Дано:
W(Br)=85,11%
Найти СпН2пВr2
Решение
1.Определяем молекулярную массу дибромалкана:
Мr(СпН2пВr2)=Аr(Вr)хп(Br):W(Br)
Мr(СпН2пВr2)=80х2:0,8511=188
2 Определяем молекулярную массу по общей формуле: Мr(СпН2пВr2)=12п+2п+160=14п+160
3.Приравниваем и решаем уравнение: 14п+160=188
п=2
4.Формула: С2Н4Вr2
7.Определение формулы органического вещества, используя уравнения химических реакции, отражающие химические свойства данного вещества.
20.При межмолекулярной дегидратации спирта образуется 3,7г простого эфира. А при внутримолекулярной дегидратации этого спирта 2,24л этиленового углеводорода. Определите формулу спирта.
21.При внутримолекулярной дегидратации некоторого количества первичного спирта выделилось 4,48л алкена, а при межмолекулярной дегидратации образуется10,2г простого эфира. Какое строение имеет спирт.
Алгоритм решения задачи.
1.Записываем уравнения химических реакций , о которых говорится в задачи (обязательно уравниваем)
2.Определяем количество газообразного вещества по формуле: п= V : Vm
3.Определяем количество исходного вещества, затем количество вещества второго продукта реакции (по уравнению реакции и по условию задачи)
4.Определяем молярную массу второго продукта по формуле:М=т:п
5.Определяем молярную массу по общей формуле и приравниваем (п.4 и п.5)
6.Решаем уравнение и находим п- число атомов углерода.
7.Записываем формулу.
Решение задачи №21.
Дано:
т(эфира)=10,2г
тт(СпН2п)=4,48л
Найти СпН2п+1ОН
Решение.
1.Записываем уравнения реакций:
СпН2п+1ОН=СпН2п +Н2О
2СпН2п+1ОН=СпН2п+1ОСпН2п+1+Н2О
2.Определяем количество вещества алкена (газ): п= V : Vm
п(СпН2п)=4,48л:22,4л/моль=0,2моль
3.По первому уравнению количество вещества алкена равно количеству вещества спирта. По второму уравнению количество вещества эфира в 2 раза меньше, чем количество вещества спирта т.е. п(СпН2п+1ОСпН2п+1)=0,1моль
4.Определяем молярную массу эфира: М=т:п
М=10,2г:0,1моль=102г/моль
5.Определяем молярную массу по общей формуле: М(СпН2п+1ОСпН2п+1)=12п+2п+1+16+12п+2п+1=28п+18
6.Приравниваем и решаем уравнение: 28п+18=102
п=3
7.Формула спирта:С3Н7ОН

















15