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.
| Дано: ω(С) = 52,2% ω(Н) = 13,0% ω(О) = 34,8% V = 1 л m = 2,05 г норм. условия Найти: СхНуОz |  Простейшая формула соединения — С2H6O Вычислим Mr соединения: Mr (С2H6O) = 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:
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.
| 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: СхНуОz | 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:
Mr (С2H4O) = 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.
| Дано m(СO2) = 2,64 г m(Н2O) = 1,62 г m(SО2) = 1,92 г Найти: СхНуSz |  Mr (СO2) = 44 гMr (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.
| 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