Задачи. Вывод эмпирических и молекулярных формул

В настоящем разделе представлены задачи на вывод эмпирических и молекулярных  формул, которые часто встречаются среди расчетных задач по органической химии

1. Элементарным анализом установлено, что газ имеет следу­ющий состав: углерода — 52,2%, водорода — 13,0% и кислорода — остальное. Объем этого газа 1 л, а масса 2,05 г (условия нормаль­ные). Определите эмпирическую и графическую формулы данного соединения, зная, что оно не взаимодействует с металлическим на­трием.

Показать решение »

Дано:

ω(С) = 52,2%

ω(Н) = 13,0%

ω(О) = 34,8%

V = 1 л

m = 2,05 г

норм. условия

Найти: СхНуО

 Задача

Простейшая формула соединения — С2H6O

Вычислим Mr соединения:

Mr 2H6O) = 46 г

1 л соединения имеет массу 2,05 г

22, 4 л                      –                   х г

х = 46 г  ⇒ эмпирическая формула соединения С2H6O

Соединение с найденной формулой имеет 2 изомера — этиловый спирт и диметиловый эфир. Этиловый спирт представляет собой жидкость, а диметиловый эфир — газ.

Графическая формула диметилового эфира:

диметиловый эфир

Ответ: С2H6O

2. При сжигании 5,17 мг образца соединения   образовалось 10,32 мг оксида углерода  (IV) и 4,23 мг воды. Это вещество мас­сой 0,156 г занимает объем 53 мл при температуре 100°С и давле­нии  10,13×104 Па. Определите молекулярную формулу этого со­единения.

Показать решение »

Дано:

m(СxHyOz) = 5,17 мг

m(CO2) = 10,32 мг

m(H2О) = 4,23 мг

V1 = 53 мл = 5,3 × 10-5 м3

m1 = 0,156 г

t = 100 °C = 373 K

p = 10,13 × 104 Па

Найти: СхНуО

    5,17               10,32     4,23

СxHyOz + O2 = CO2 + H2O

Mr (CO2) = 12 + 16×2 = 44 г = 44000 мг

Mr (H2O) = 2×1 + 16 = 18 г = 18000 мг

 

в 44000 мг CO2 содержится 12000 мг С

в 10,32                   —                    x

x = 2,815  C

в 18000 мг H2O содержится 2000 мг H

в 4,23                   —                    x

x = 0,47 мг H

m (O) = 5,14 – 2,815 – 0,47 = 1,855 мг

Простейшая формула: С2H4O

Вычислим Mr соединения по уравнению Менделеева-Клапейрона:

Уравнение Менделеева-Клапейрона

Mr 2H4O) = 24 + 4 + 16 = 44 г

Разделим найденную по уравнению Менделеева-Клапейрона молекулярную массу на молекулярную массу С2H4O:

Mr(СхНуОz):Mr(С2H4O) = 90:44 = 2,05

Все индексы в простейшей формуле необходимо умножить на 2,05.

Таким образом эмпирическая формула вещества — С4H8O2

Ответ: С4H8O2

3. Определите простейшую формулу вещества, если при сжигании его получили 2,64 г оксида углерода (IV), 1,62 г воды и 1,92 г оксида серы (IV). Известно, что вещество не содержит кис­лорода.

Показать решение »

Дано

m(СO2) = 2,64 г

m(Н2O) = 1,62 г

m(SО2) = 1,92 г

Найти: СхНуSz

 Уравнение горенияMr (СO2) = 44 г

Mr (SO2) = 64 г

Mr (H2O) = 18 г

2,64 г соответствует 44 г

х               –              12                     х = 0,72 г (С)

 

1,92 г соответствует 64 г

z               –              32                     z = 0,96 г (S)

 

1,62 г соответствует 18 г

y               –               2                     y = 0,18 г (H)

Ответ: С2Н6S – диметилсульфид

4. Найдите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля водорода в котором составляет 25%; относительная плотность углеводорода по кислороду равна 0,5.

Показать решение »

Дано:

ω (H) = 25%

Δ(О2) = 0,5

Найти:  CxHy

m(H)  =  25 г

m(C) = 100 – 25 = 75

Таким образом, простейшая формула соединения — СН4

Найдем молекулярную массу метана:

Mr(CH4) = 12 + 4 = 16 г

Найдем молекулярную массу соединения через плотность по кислороду:

Mr = 32×0,5 = 16  г

Молекулярные массы совпадают ⇒ эмпирическая формула СН4

Ответ: CH4