Блок 4. Методы познания в химии. Химия и жизнь
4.3. Расчеты по химическим формулам и уравнениям реакций
4.3.7. Нахождение молекулярной формулы вещества
Нахождение химической формулы вещества по массовым долям элементов
Массовая доля элемента — это отношение его массы к общей массе вещества, в состав которого он входит:
W=m(эл−та)/m(в−ва)
Массовая доля элемента (W) выражается в долях единицы или в процентах.
Задача 1. Элементарный состав вещества следующий: массовая доля железа 72.41%, массовая доля кислорода 27.59%. Выведите химическую формулу.
Дано:
W(Fe)=72.41%=0.7241
W(O)=27.59%=0.2759
FexOy−?
Решение:
1. Для расчетов выбираем массу оксида m(оксида)=100 г. Тогда массы железа и кислорода будут следующими:
m(Fe)=mоксида•W(Fe);m(Fe)=100•0.7241=72.41 г.
m(O)=mоксида•W(O);m(O)=100•0.2759=27.59 г.
2. Количества вещества железа и кислорода равны соответственно:
ν(Fe)=m(Fe)/M(Fe);ν(Fe)=72.41/56=1.29.
ν(O)=m(O)/M(O);ν(O)=27.59/16=1.72.
3. Находим соотношение количества веществ железа и кислорода:
ν(Fe):ν(O)=1.29:1.72.
Меньшее число принимаем за 1(1.29=1) и находим:
Fe:O=1:1.33.
4. Так как в формуле должно быть целое число атомов, то это отношение приводим к целым числам:
Fe:O=1:1.33=2:2.66=3•3.99=3:4.
5. Подставляем найденные числа и получаем формулу оксида:
Fe:O=3:4, т. е. формула вещества Fe3O4.
Ответ: Fe3O4.
Нахождение химической формулы вещества по массовым долям элементов, если указана плотность или относительная плотность данного вещества в газообразном состоянии
Задача 2. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 80%. Относительная плотность углеводорода по водороду составляет 15.
Дано:
W(C)=80%
D(H2)=15%
CxHy−?
Решение:
1. Обозначим формулу вещества CxHy.
2. Найдем число молей атомов углерода и водорода в 100 г данного соединения:
x=n(C);y=ν(H).
ν(C)=m(C)/M(C)=80/12=6.6;ν(H)=m(H)/M(H)=20/1=20.
1 способ.
3. Отношение между атомами:
x:y=6.6:20=1:3, или 2:6.
Простейшая формула вещества CH3.
4. Определяем молекулярную массу углеводорода по относительной плотности ее паров.
Mr(вещества)=2D(H2)=32D(O2)=29D(воздуха).
Mx=2D(H2)=2•15=30 г/моль.
5. Вычисляем относительную молекулярную массу углеводорода по простейшей формуле:
Mr(CH3)=Aг(C)+3Aг(H)=12+3=15.
6. Значения Mx и Mr не совпадают, Mr=12Mx, следовательно, формула углеводорода C2H6.
Проверяем: Mr(C2H6)=2Ar(C)+6Ar(H)=2•12+6•1=30.
Ответ: молекулярная формула углеводорода C2H6 — этан.
2 способ.
3. Отношение между атомами:
x/y=6.6/20; x/y=1/3.03;y=3.03x.
4. Mx=15.
5. Молярная масса может быть представлена в виде:
Mr(CxHy)=Ar(C)x+Ar(H)y;Mr(CxHy)=12x+y или 30=12x+1y.
6. Решаем систему двух уравнений с двумя неизвестными:
y=3.03x
12x+y=30
12x+3.03x=30;x=2;y=6.
Ответ: формула C2H6 — этан.
Нахождение химической формулы вещества по данным об исходном веществе и о продуктах его сгорания (по уравнению химической реакции)
Задача 3. Найдите молекулярную формулу углеводорода, имеющего плотность 1.97 г/л, если при сгорании 4.4 г его в кислороде образуется 6.72 л оксида углерода (IV) (н. у.) и 7.2 г воды.
Дано:
m(CxHy)=4.4 г
ρ(CxHy)=1.97 г/л
V(CO2)=6.72 л
m(H2O)=7.2 г
CxHy−?
Решение:
1. Напишем схему уравнения горения углеводорода
4.4г 6.72л 7.2г
CxHy+O2→CO2+H2O
2. Вычисляем молярную массу CxHy•M=ρ•Vm,
M=1.97 г/л•22.4 л/моль=44 г/моль.
Относительная молекулярная масса Mr=44.
3. Определяем количество вещества:
ν(CxHy)=m/M или ν(CxHy)=4.4/44=0.1 моль.
4. Используя величину молярного объема, находим:
ν(CO2)=m/M или ν(H2O)=7.2/18=0.4 моль.
6. Следовательно: ν(CxHy):ν(CO2):νH2O=0.1 моль :0.3 моль :0.4 моль или 1:3:4, что должно соответствовать коэффициентам в уравнении и позволяет установить число атомов углерода и водорода:
CxHy+O2→3CO+4H2O.
Окончательный вид уравнения:
C3H8+5O2→3CO2+4H2O.
Ответ: формула углеводорода C3H8 — пропан.
|
Меню сайта
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
