Nalezení vzorce látky na základě hmotnostních zlomků organické hmoty. Určení vzorce látky pomocí hmotnostních zlomků chemických prvků (výsledky kvantitativní analýzy) nebo podle obecného vzorce látky
Pokud známe chemický vzorec látky, pak stačí jednoduše vypočítat relativní hmotnosti každého prvku v ní.
Zřejmě lze rozlišit dva hlavní typy výpočtových problémů založených na formulářích Svatý chemické substance. Za prvé, když znáte atomové hmotnosti každého prvku, můžete vypočítat jejich celkovou hmotnost na mol látky a určit procento každého prvku. Za druhé, můžete vyřešit inverzní problém: najít chemický vzorec na základě daného procenta prvků v látce (na základě údajů z chemické analýzy)
Podívejme se na pár příkladů.
Příklad 1. Vypočítejte procentuální hmotnostní zlomky každého prvku v kyselině fosforečné.
Řešení. Když známe relativní atomové hmotnosti každého prvku, vypočítáme jejich součet pro H3PO4:
Mr (N3P04) = 3Ar (N) + Ar (P) + 4Ar (0) = 3. 1 + 31 + 16. 4 = 98. Potom je například obsah vodíku
Příklad 2. Železo tvoří s kyslíkem tři oxidy. Jeden z nich obsahuje 77,8% železa, další - 70,0 a třetí - 72,4%. Určete vzorce oxidů.
Řešení. Zapišme vzorec oxidu železa v obecném případě: F x O y . Pojďme najít vztah x:y a vedoucí k celočíselnému poměru určíme vzorce oxidů.
1. Experimentálně bylo zjištěno, že určitá látka o molární hmotnosti 116 g/mol obsahuje 23±2 % dusíku. Je nutné upřesnit procento dusíku.
2. Chemická analýza sloučeniny dusík-vodík s relativní molekulovou hmotností 32 ukázala, že hmotnostní podíl dusíku ve sloučenině je 66 %. Dokažte, že výsledky analýzy jsou nesprávné.
3. Určete vzorec látky o hmotnosti 1,22. dílů draslíku, 1,11 hmotn. dílů chlóru a 2,00 hm. části kyslíku. Existují další látky stejného kvalitativního složení? Co můžete říci (řečí vzorců) o jejich kvantitativním složení?
4. Některé kovové chloridy obsahují 74,7 % chloru; identifikovat neznámý kov.
5.
Sůl obsahující nějaký prvek X má následující hmotnostní poměr prvků
X: H: N: O = 12: 5: 14: 48. Jaký je vzorec této soli?
6. V polovině 19. stol. Uranu byly přiřazeny následující hodnoty atomové hmotnosti: 240 (Mendělejev), 180 (Armstrong), 120 (Berzelius). Tyto hodnoty byly získány z výsledků chemické analýzy uranového dehtu (jeden z oxidů uranu), který ukázal, že obsahuje 84,8 % uranu a 15,2 % kyslíku. Jaký vzorec připsali tomuto oxidu Mendělejev, Armstrong a Berzelius?
7. Některé kamence (krystalické hydráty složení A 1 + B 3 + (SO 4) 2. 12H 2 O) obsahují 51,76 % kyslíku a 4,53 % vodíku. Určete vzorec kamenec.
8. Sloučenina obsahuje vodík (hmotnostní zlomek - 6,33 %), uhlík (hmotový zlomek - 15,19 %), kyslík (hmotový zlomek - 60,76 %) a ještě jeden prvek, jehož počet atomů v molekule se rovná počtu uhlíku atomy. Určete, o jaký druh sloučeniny se jedná, do jaké třídy patří a jak se chová při zahřívání.
1. 23 % dusíku je 
Látka může obsahovat pouze celý počet atomů dusíku (relativní hmotnost 14). To znamená, že hmotnost dusíku v jednom molu látky musí být násobkem 14. 116 g látky tedy musí obsahovat 14n (g) dusíku (14, 28, 42, 56 atd.). Číslo nejbližší 26,7 (násobky 14) je 28. Hmotnostní zlomek dusíku v látce je roven
2 . Pokud je chemická analýza provedena správně, pak by molekula této sloučeniny dusíku a vodíku měla obsahovat
Počet atomů v molekule nemůže být zlomkový, takže analýza byla provedena nesprávně.
3. Abychom našli kvantitativní složení, rozdělíme hmotnostní části prvků na jejich relativní atomové hmotnosti
tj. vzorec požadované látky je KC104 (chloristan draselný).
Stejné prvky obsahuje chlornan draselný KClO, chloritan draselný KClO 2, chlorečnan draselný KClO 3.
| n | (Mě) | Mě |
| 1 | 12 | - |
| 2 | 24 | Mg |
| 3 | 36 | - |
| 4 | 48 | Ti |
| 5 | 60 | - |
Titan nebo hořčík.
Řešení úloh k určení vzorce organické látky.
Vývojář: Kust I.V. - učitel biologie a chemie MBOU Kolyudovská střední škola
1. Stanovení vzorce látky na bázi zplodin hoření.
1. Při úplném spálení uhlovodíku vzniklo 27 g vody a 33,6 g oxidu uhličitého (n.c.). Relativní hustota uhlovodíku vzhledem k argonu je 1,05. Určete jeho molekulový vzorec.
2. Při spálení 0,45 g plynné organické hmoty se uvolnilo 0,448 l oxidu uhličitého, 0,63 g vody a 0,112 l dusíku. Hustota dusíku výchozího materiálu je 1,607. Určete molekulový vzorec této látky.
3. Spalováním bezkyslíkatých organických látek vzniklo 4,48 litrů oxidu uhličitého. 3,6 g vody, 3,65 g chlorovodíku. Určete molekulový vzorec spálené sloučeniny.
4. Při spalování sekundárního aminu se symetrickou strukturou se uvolnilo 0,896 litrů oxidu uhličitého a 0,99 litrů vody a 0,112 litrů dusíku. Určete molekulový vzorec tohoto aminu.
Algoritmus řešení:
1. Určete molekulovou hmotnost uhlovodíku: M (CxHy) = M (plyn)xD (plyn)
2. Určíme množství vody: p (H2O) = t (H2O) : M (H2O)
3. Určíme množství vodíkové látky: p(H) = 2p(H2O)
4. Určete množství látky oxidu uhličitého: : p (CO2) = t (CO2) : M (CO2) popř.
p(C02)= V(C02): Vm
5. Určíme množství uhlíkaté látky: p (C) = p (CO2)
6. Určíme poměr C:H = n (C): n(H) (obě čísla vydělíme nejmenším z těchto čísel)
7. nejjednodušší vzorec (z bodu 6).
8. Molekulární hmotnost uhlovodíku (z prvního bodu) vydělíme molekulovou hmotností nejjednoduššího vzorce (z bodu 7): výsledné celé číslo znamená, že počet atomů uhlíku a vodíku v nejjednodušším vzorci musí být zvýšen tak, mnohokrát.
9. Určete molekulovou hmotnost skutečného vzorce (naleznete v kroku 8).
10.Zapište odpověď - nalezený vzorec.
Řešení problému č. 1.
t(H20) = 27 g
V (СО2) = 33,6 l
D(by Ar)=1,05
Najděte CxNy
Řešení.
1. Určete molekulovou hmotnost uhlovodíku: M (CxHy) = M (plyn)xD (plyn)
M (CxHy) = 1,05 x 40 g/mol = 42 g/mol
2. Určete množství látky vody: p (H2 O) = t (H2 O) : M (H2 O)
p(H20) = 27 g: 18 g/mol = 1,5 mol
3. Určete množství látky vodíku: p(H) = 2p(H2 O)
n(H)=2xl,5mol=3mol
4. Určete množství látky oxidu uhličitého: p (CO2) = V (CO2) : Vm
p(C02)=33,61: 22,4l/mol=1,5mol
5. Určete množství uhlíkaté látky: p (C) = p (CO2)
p(C) = 1,5 mol
6. Poměr C:H = p(C): p(H) = 1,5 mol: 3 mol = (1,5:1,5): (3:1,5) = 1:2
7. Nejjednodušší vzorec: CH2
8,42 g/mol: 14=3
9. C3H6 – pravda (M(C3H6)=36+6=42g/mol
10. Odpověď: . C3H6.
2. Určení vzorce látky pomocí obecného vzorce a rovnic chemické reakce.
5. Při spalování 1,8 g primárního aminu se uvolnilo 0,448 l dusíku. Určete molekulový vzorec tohoto aminu.
6. Při spálení 0,9 g určitého primárního aminu se uvolnilo 0,224 g dusíku Určete molekulový vzorec tohoto aminu.
7. Při reakci 22 g nasycené jednosytné kyseliny s přebytkem roztoku hydrogenuhličitanu sodného se uvolnilo 5,6 l plynu. Určete molekulový vzorec kyseliny.
8. Stanovte molekulový vzorec alkenu, pokud je známo, že 0,5 g alkenu může přidat 200 ml vodíku.
9. Stanovte molekulový vzorec alkenu. Pokud je známo, že 1,5 g z ní může přidat 600 ml chlorovodíku.
10. Určete molekulární vzorec cykloalkanu, pokud je známo, že 3 g z něj mohou přidat 1,2 l bromovodíku.
Algoritmus řešení:
1. Určete množství známé látky (dusík, oxid uhličitý, vodík, chlorovodík, bromovodík): n = m: M nebo n = V: Vm
2. Pomocí rovnice porovnejte látkové množství známé látky s látkovým množstvím, které je třeba určit:
3. Určete molekulovou hmotnost požadované látky: M = m:n
4. Zjistěme molekulovou hmotnost požadované látky pomocí jejího obecného vzorce: (M(SpH2p)=12p+2p=14p)
5. Srovnejme význam bodu 3 a bodu 4.
6. Řešte rovnici s jednou neznámou, najděte položku.
7. Dosadíme do obecného vzorce hodnotu n.
8.Zapište odpověď.
Řešení problému č. 5.
V (N2) = 0,448 1
t(SpH2p+lNH2)=1,8g
Najděte SpH2n+1 NH 2.
Řešení.
1. Reakční schéma: 2 SpH2n + 1 NH 2 =N 2 (nebo)
2. Reakční rovnice: 2 SpN2 p+1 NH 2 + (6p+3)/2O2 = 2pCO2 + (2p+3)H2 O+N 2
3. Určete množství dusíkaté látky pomocí vzorce: n = V : Vm
p(N2)= 0,448l:22,4l/mol=0,02mol
4. Určete množství aminové látky (pomocí rovnic: vydělte koeficient před aminem koeficientem před dusíkem)
p(SpH2 p+1 NH 2) = 2p(N 2) = 2x0,02 mol = 0,04 mol
5. Určete molární hmotnost aminu pomocí vzorce: M = m:n
M((SpH2p+1NH2) = 1,8 g: 0,04 mol = 45 g/mol
6. Určete molární hmotnost aminu pomocí obecného vzorce:
M(SpH2p+1NH2)=12p+2p+1+14+2=14p+17g/mol
7. Rovnice: 14p+17=45 (řešte rovnici)
8. Dosaďte do obecného vzorce: SpH2 n + 1 NH 2 = C2 H5 N H2
9. Odpověď: C2H5NH2
3. Určení vzorce látky pomocí rovnic chemické reakce a zákona zachování hmotnosti látek.
11. Určitý ester o hmotnosti 7,4 g se podrobí alkalické hydrolýze. V tomto případě bylo získáno 9,8 g draselné soli nasycené monobazické karboxylové kyseliny a 3,2 g alkoholu. Určete molekulový vzorec tohoto esteru.
12. Ester o hmotnosti 30 g byl podroben alkalické hydrolýze, čímž bylo získáno 34 g sodné soli nasycené jednosytné kyseliny a 16 g alkoholu. Určete molekulový vzorec éteru.
1. Vytvořme rovnici pro hydrolýzu.
2. Podle zákona zachování hmotnosti látek (hmotnost látek, které zreagovaly, se rovná hmotnosti vzniklých): hmotnost éteru + hmotnost hydroxidu draselného = hmotnost soli + hmotnost alkoholu.
3. Najděte hmotnost (KOH) = hmotnost (sůl) + hmotnost (alkohol) – hmotnost (éter)
4. Stanovme látkové množství KOH: n = m (KOH) : M(KOH).
5.Podle rovnice n (KOH) = n (ether)
6. Určíme molární hmotnost éteru: M = m:n
7. Podle rovnice látkové množství KOH = látkové množství soli (n) = látkové množství alkoholu (n).
8. Určete molekulovou hmotnost soli: M = m (sůl): n (sůl).
9. Stanovme molekulovou hmotnost soli pomocí obecného vzorce a srovnejme hodnoty z odstavců 8 a 9.
10. Od molekulové hmotnosti etheru odečtěte molekulovou hmotnost funkční skupiny kyseliny nalezené v předchozím odstavci bez hmotnosti kovu:
11. Určíme funkční skupinu alkoholu.
Řešení problému č. 11.
Vzhledem k tomu:
t (ether) = 7,4 g
t (sůl) = 9,8 g
t(alkohol)=3,2g
Najděte vzorec éteru
Řešení.
1. Vytvořme rovnice pro hydrolýzu esterů:
SpN2p +1 SOOSmN2 m+1 +KON=SpN2p +1 SOOC + SmN2 m+1 OH
2. Najděte hmotnost (KOH) = t (sůl) + t (alkohol) - t (ether) = (9,8 g + 3,2 g) - 7,4 g = 5,6 g
3. Určíme p(KOH)=t:M=5,6g:56g/mol=0,1mol
4.Podle rovnice: p(KOH)=p(sůl)=p(alkohol)=0,1mol
5. Stanovme molární hmotnost soli: M (SpH2n +1 SOOC) = m: n = 9,8 g: 0,1 mol = 98 g/mol
6. Stanovme molární hmotnost pomocí obecného vzorce: M (SpH2n +1 COOK) = 12n + 2n + 1 + 12 + 32 + 39 = 14n + 84 (g/mol)
7. Rovnice: 14p+84=98
Vzorec soli CH3COOK
8. Stanovme molární hmotnost alkoholu: M(CmH2 m+1 OH) = 3,2 g: 0,01 mol = 32 g/mol
9. Definujme M(CmH2m+1OH) = 12m+2m+1+16+1=14m+18 (g/mol)
10. Rovnice: 14m+18=32
Vzorec alkoholu: CH3OH
11. Vzorec esteru: CH3COOCH3-methylacetát.
4. Určení vzorce látky pomocí reakčních rovnic zapsaných pomocí obecného vzorce třídy organických sloučenin.
13. Určete molekulový vzorec alkenu, je-li známo, že jeho stejné množství při interakci s různými halogenovodíky tvoří buď 5,23 g derivátu chloru, nebo 8,2 g derivátu bromu.
14. Při reakci stejného množství alkenu s různými halogeny vznikne 11,3 g dichlorderivátu nebo 20,2 g dibromderivátu Určete vzorec alkenu. Napište jeho název a strukturní vzorec.
1. Zapíšeme dvě reakční rovnice (alkenový vzorec v obecném tvaru)
2. Najděte molekulové hmotnosti produktů pomocí obecných vzorců v reakčních rovnicích (přes p).
3. Najděte látkové množství produktů: n =m:M
4. Zjištěná množství látky srovnáme a vyřešíme rovnice. Nalezené n dosadíme do vzorce.
Řešení problému č. 13.
t(SpN2p+l Cl) = 5,23 g
t (SpH2n+1 Br) = 8,2 g
Najít SpN2 str
Řešení.
1. Vytvořme reakční rovnice:
SpN2 p+HCl = SpN2p+1 Cl
SpN2p + HBr = SpN2p+1 Br
2. Definujme M(SpH2n+1 Cl)=12n+2n+1+35,5=14n+36,5(g/mol)
3. Stanovme n(SpH2n+1 Cl)=t:M=5,23g:(14n+36,5)g/mol
4. Definujme M(SpH2n+1 Br)=12n+2n+1+80=14n+81(g/mol)
5. Stanovme n(SpH2n+1 Br)=t:M=8,2g: (14n+81)g/mol
6. Dáme rovnítko mezi p(SpH2p+1 Cl) = p(SpH2p+1 Br)
5,23g:(14n+36,5)g/mol = 8,2g: (14n+81)g/mol (řešíme rovnici)
7. Alkenový vzorec: C3H6
5. Určení vzorce látky zavedením proměnné X.
15. Spálením 1,74 g organické sloučeniny se získá 5,58 g směsi oxidu uhličitého a vody. Množství oxidu uhličitého a vody v této směsi se ukázalo být stejné. Určete molekulový vzorec organické sloučeniny. Pokud je jeho relativní hustota kyslíku 1,81.
16. Spálením 1,32 g organické sloučeniny se získá 3,72 g směsi oxidu uhličitého a vody. Množství oxidu uhličitého a vody v této směsi se ukázalo být stejné. Určete molekulový vzorec organické sloučeniny. Pokud je jeho relativní hustota pro dusík 1,5714.
Algoritmus pro řešení problému:
1. Určíme molární hmotnost organické hmoty: M(CxHy Oz) = D (plynem) x M (plynem)
2. Určete množství organické hmoty: n (CxHy Oz) = t:M
3.Zavedení proměnné x: Nechť X je množství oxidu uhličitého ve směsi: n(CO2) = Hmol, dále stejné množství vody (podle podmínky): n(H2O) = Hmol.
4. Hmotnost oxidu uhličitého ve směsi: t(CO2)=p(CO2)xM(CO2)=44X(g)
6. Podle podmínek úlohy: t (směs) = t (H2O) + t (CO2) = 44X + 18X (Vyřešte rovnici s jednou neznámou, najděte X-počet molů CO2 a H2O)
11. Vzorec: C:H:O=p(C):p(N):p(O)
Řešení problému č. 15.
1. Určete molekulovou hmotnost organické látky: M(CxHy Oz) = 1,82x32 g/mol = 58 g/mol
2. Určete množství organické hmoty: n (СхНy Оz )= t:M
n (СхНy Оz )= 1,74 g: 58 g/mol = 0,03 mol
3. Nechť je ve směsi X-p(CO2), pak p(H2O)-Hmol (podle podmínky)
4. Hmotnost oxidu uhličitého ve směsi: t(CO2)=p(CO2)xM(CO2)=44X(g)
5. Hmotnost vody ve směsi: p(H2O)=p(H2O)xM(H2O)=18X(g)
6. Vytvořme a vyřešme rovnici: 44X + 18X = 5,58 (hmotnost směsi podle podmínky)
X = 0,09 (mol)
7. Určíme množství uhlíkaté látky (C): p(C)=p(CO2):p(CxHy Oz)
n(C)=0,09:0,03=3(mol) - počet atomů C v organické látce.
8. Určíme množství vodíkové látky (H): p(H) = 2xn(H2O): p(CxHy Oz)
n(H)=2x0,09:0,03=6(mol) - počet atomů vodíku v organické látce
9. Zkontrolujte přítomnost kyslíku v organické sloučenině: M(O)=M(CxHy Oz)-M(C)-M(H)
M(O)=58g/mol-(3x12)-(6x1)=16(g/mol)
10. Určete látkové množství (počet atomů) kyslíku: p(O)=M(O):Ar (O)
p(O) = 16:16 = 1 (mol) - počet atomů kyslíku v organické látce.
11.Vzorec požadované látky: (C3H6O).
6. Stanovení vzorce látky hmotnostním zlomkem jednoho z prvků obsažených v látce.
17. Určete molekulový vzorec dibromalkanu obsahujícího 85,11 % bromu.
18. Určete strukturu esteru aminokyseliny tvořeného deriváty nasycených uhlovodíků, pokud je známo, že obsahuje 15,73 % dusíku.
19. Určete molekulový vzorec nasyceného trojmocného alkoholu, jehož hmotnostní podíl kyslíku je 45,28 %.
Algoritmus pro řešení problému.
1. Pomocí vzorce pro zjištění hmotnostního zlomku prvku ve složité látce určíme molekulovou hmotnost látky: W (prvek) = Ar (prvek) xn (prvek): Mr (látka)
Mr (látka) = Ar (prvek) xn (prvek): W (prvek), kde n (prvek) je počet atomů daného prvku
2. Určete molekulovou hmotnost pomocí obecného vzorce
3. Dáme rovnítko mezi bod 1 a bod 2. Řešte rovnici s jednou neznámou.
4.Napište vzorec dosazením hodnoty n do obecného vzorce.
Řešení problému č. 17.
Dáno:
W(Br) = 85,11 %
Najděte SpN2 pVr 2
1. Určete molekulovou hmotnost dibromoalkanu:
Mr( SpN 2 pVR 2) = Ar( Vr) HP(Br):W(Br)
Mr ( SpN2 pVr 2 )=80x2:0,8511=188
2 Molekulární hmotnost určíme pomocí obecného vzorce: Mr ( SpN2 pVr 2 )=12p+2p+160=14p+160
3. Dáme rovnítko a vyřešíme rovnici: 14p+160=188
4. Vzorec: C2H4Br2
7. Stanovení vzorce organické látky pomocí rovnic chemických reakcí, které odrážejí chemické vlastnosti dané látky.
20. Při mezimolekulární dehydrataci alkoholu vznikne 3,7 g etheru. A intramolekulární dehydratací tohoto alkoholu se vyrobí 2,24 litru ethylenového uhlovodíku. Určete vzorec alkoholu.
21. Při intramolekulární dehydrataci určitého množství primárního alkoholu se uvolnilo 4,48 litrů alkenu a při mezimolekulární dehydrataci vzniklo 10,2 g etheru. Jakou strukturu má alkohol?
Algoritmus pro řešení problému.
1.Zapíšeme rovnice chemických reakcí, které jsou uvedeny v úlohách (musíme je vyrovnat)
2. Určete množství plynné látky pomocí vzorce: n = V : Vm
3. Určete množství výchozí látky, poté látkové množství druhého reakčního produktu (podle reakční rovnice a podmínek úlohy)
4. Určete molární hmotnost druhého produktu pomocí vzorce: M = m:n
5. Určete molární hmotnost pomocí obecného vzorce a přirovnejte (krok 4 a krok 5)
6. Vyřešte rovnici a najděte n - počet atomů uhlíku.
7.Zapište vzorec.
Řešení problému č. 21.
t (ether) = 10,2 g
tt (SpN2 p) = 4,48 1
Najděte SpN2p+1 OH
Řešení.
1. Zapíšeme reakční rovnice:
SpN2p + 1 OH = SpN2p + H20
2SpN2p +1 OH=SpN2 p+1 OSpN2p+1 +H2O
2. Určete množství alkenové látky (plynu): n = V : Vm
p(SpH2p)=4,48L:22,4L/mol=0,2mol
3. Podle první rovnice se množství alkenové látky rovná množství alkoholové látky. Podle druhé rovnice je množství etherové látky 2x menší než množství alkoholové látky, tzn. n(SpH2n+lOSn2n+l)=0,1 mol
4. Určete molární hmotnost etheru: M = m: n
M = 10,2 g: 0,1 mol = 102 g/mol
5. Určete molární hmotnost pomocí obecného vzorce: M(SpN2 p+1 OSpN2p+1 )=12p+2p+1+16+12p+2p+1=28p+18
6. Dáme rovnítko a vyřešíme rovnici: 28p+18=102
7. Vzorec alkoholu: C3 H7 OH
I. Odvození vzorců látek na základě hmotnostních zlomků prvků.
1. Napište vzorec látky a označte indexy X,y,z.
2. Pokud je hmotnostní zlomek jednoho z prvků neznámý, pak se zjistí odečtením známých hmotnostních zlomků od 100 %.
3. Najděte poměr indexů; za tímto účelem vydělte hmotnostní zlomek každého prvku (nejlépe v %) jeho atomovou hmotností (zaokrouhleno na tisíciny)
x: y: z = ω 1 / Ar 1 : ω 2 / Ar 2 : ω 3 / Ar 3
4. Výsledná čísla převeďte na celá. Chcete-li to provést, vydělte je nejmenším získaným číslem. Pokud je to nutné (pokud opět dostanete zlomkové číslo), vynásobte na celé číslo 2, 3, 4....
5. Získáte tím nejjednodušší vzorec. U většiny anorganických látek se shoduje s tou pravou, u organických se naopak neshoduje.
Úkol č. 1.
ω(N) = 36,84 % Řešení:
1. Napíšeme vzorec: N XÓ y
M.F. = ? 2. Pojďme najít hmotnostní zlomek kyslíku:
ω(O) = 100 % - 36,84 % = 61,16 %
3. Pojďme najít poměr indexu:
x: y = 36,84 / 14: 61,16 / 16 = 2,631: 3,948 =
2,631 / 2,631: 3,948 / 2,631 = 1: 1,5 =
1 ∙ 2: 1,5 ∙ 2 = 2: 3 Þ N 2 Ó 3
Odpověď: N 2 Ó 3 .
II. Odvození vzorců látek z hmotnostních zlomků prvků a dat pro zjištění skutečné molární hmotnosti(hustota, hmotnost a objem plynu nebo relativní hustota).
1. Najděte skutečnou molární hmotnost:
pokud je známa hustota:
r = m / V = M / V mÞ M = r ∙ V m= r g/l ∙ 22,4 l/mol
· pokud je známa hmotnost a objem plynu, lze molární hmotnost zjistit dvěma způsoby:
Průchozí hustota r = m / V, M = r ∙ Vm;
Prostřednictvím množství látky: n = V / Vm, M = m / n.
· pokud je relativní hustota prvního plynu známa jinak:
D 21 = M 1 /M 2 Þ M 1 =D 2 ∙ M 2
M=D H2∙ 2 M = D O2 ∙ 32
M=D vzduch. ∙ 29 M = D N2 ∙ 28 atd.
2. Najděte nejjednodušší vzorec látky (viz předchozí algoritmus) a její molární hmotnost.
3. Porovnejte skutečnou molární hmotnost látky s tou nejjednodušší a zvyšte indexy na požadovaný počet.
Úkol č. 1.
Najděte vzorec uhlovodíku, který obsahuje 14,29 % vodíku a jeho relativní hustota dusíku je 2.
ω(Н) = 14,29 % Řešení:
D( N2 ) = 2 1. Pojďme najít skutečnou molární hmotnost C X N na:
M = D N2 ∙ 28 = 2 ∙ 28 = 56 g/mol.
M.F. = ? 2. Pojďme najít hmotnostní zlomek uhlíku:
ω(C) = 100 % - 14,29 % = 85,71 %.
3. Pojďme najít nejjednodušší vzorec látky a její molární hmotnosti:
x: y = 85,7 / 12: 14,29 / 1 = 7,142: 14,29 = 1: 2 Þ CH 2
M(CH 2 ) = 12 + 1 ∙ 2 = 14 g/mol
4. Porovnejme molární hmotnosti:
SLEČNA X N na) / M(CH 2 ) = 56 / 14 = 4 Þ pravdivý vzorec – C 4 N 8 .
Odpověď: C 4 N 8 .
iii. Algoritmus pro řešení problémů s odvozováním vzorce
organické látky obsahující kyslík.
1. Označte vzorec látky pomocí indexů X, Y, Z atd. podle počtu prvků v molekule. Pokud jsou produkty spalování CO2 a H2O, pak látka může obsahovat 3 prvky (CxHyOZ). Zvláštní případ: produktem spalování je kromě CO2 a H2O dusík (N2) pro látky obsahující dusík (Cx Nu Oz Nm)
2. Vytvořte rovnici pro spalovací reakci bez koeficientů.
3. Najděte látkové množství každého produktu spalování.
5. Pokud není uvedeno, že spalovaná látka je uhlovodík, vypočítejte hmotnosti uhlíku a vodíku ve zplodinách hoření. Určete hmotnost kyslíku v látce z rozdílu hmotnosti původní látky a m (C) + m (H) Vypočítejte látkové množství atomů kyslíku.
6. Poměr indexů x:y:z se rovná poměru množství látek v (C) :v (H) :v (O) redukovaných na poměr celých čísel.
7. Je-li to nutné, pomocí dalších údajů v problémovém prohlášení uveďte výsledný empirický vzorec ke skutečnému.
Problémy s odvozením chemických vzorců.
4.1. Nalezení nejjednoduššího chemického vzorce látky na základě hmotnostních zlomků prvků.
Úkol č. 1
Odvoďte nejjednodušší vzorec sloučeniny obsahující (hmotnostní zlomky, %) sodík - 42,1, fosfor - 18,9, kyslík - 39,0.
Zadáno: Řešení:
Ar(NaO) = 2 Označme počty atomů sodíku, fosforu,
Ar(P) = 18,9 kyslíku v nejjednodušším vzorci, resp
Ar(O) = 39,0 přes x, y, z.
w(Na) = 42,1 % Potom bude vzorec vypadat takto: NaxPyOz
w(P) = 18,9 % Na základě zákona o stálosti složení můžeme psát
w(O) = 39,0 % 23x: 31r: 16z = 42,1:18,9:39,0
zde najděte nejjednodušší x: y: z = 42,1 / 23: 18,9 / 31: 39,0 / 16, nebo
vzorec látky x: y: z = 1,83: 0,61: 2,24
Výsledná čísla 1,83 : 0,61 : 2,24 vyjadřují kvantitativní vztah mezi atomy prvků. Ale vztah mezi atomy může být celý. Vezmeme tedy nejmenší z výsledných čísel (0,61) jako jedno a všechna ostatní jím vydělíme:
x: y: z = 1,83 / 0,61: 0,61 / 0,61: 2,44 / 0,16
x:y:z=3:1:4
nejjednodušší vzorec látky Na3PO4
Odpověď: Na3PO4
Úkol č. 2
Sloučenina obsahuje vodík (hmotnostní zlomek - 6,33 %), uhlík (hmotový zlomek - 15,19 %), kyslík (hmotový zlomek - 60,76 %) a ještě jeden prvek, jehož počet atomů v molekule se rovná počtu uhlíku atomy. Určete, o jaký druh sloučeniny se jedná a do jaké třídy patří.
Zadáno: Řešení:
w(H) = 6,33 % 1. Označme neznámý prvek písmenem X,
w(C) = 15,19 % a napište vzorec látky HaCbOcXd
w(O) = 60,76 % Hmotnostní zlomek neznámého prvku bude roven
odvodit vzorec w(X) = 100 – (6,33 + 15,19 + 60,76) % = 17,72 %
látka 2. Najděte poměr počtu atomů prvků:
a: b: c = 6,33 / 1: 15,19 / 12: 60,76 / 16 = 6,33: 1,27: 3,8
Menší číslo (1,27) vezmeme jako jedna a zjistíme poměr: a:b:c
3. Najděte neznámý prvek. Podle podmínek úlohy je počet atomů prvku X roven počtu atomů uhlíku, což znamená:
17,72 / Ar(X) = 15,19 / 12, odkud Ar(X) = 14
Neznámým prvkem je dusík.
Nejjednodušší vzorec látky je napsán takto:
NH6CO3, nebo NH5HCO3 – hydrogenuhličitan amonný (kyselá sůl).
Odpověď: Nejjednodušší vzorec látky je NH5HCO3
(hydrogenuhličitan amonný, kyselá sůl)
Úkol č. 3
Látka obsahuje 75 % uhlíku a 25 % vodíku. Určete nejjednodušší vzorec látky.
Zadáno: Řešení:
w(C) = 75 % n(C) = w(C)/M(C) = 75/12 = 6,25 (mol);
w(H) = 25 % n(H) = w(H)/M(H) = 25/1 = 25 (mol);
Nejjednodušší Pro získání celočíselných indexů dělíme
vzorec - ? na nejmenší číslo – 6,25:
n(C): n(H) = 6,25 / 6,25 : 25 / 6,25 = 1 : 4
Proto má atom uhlíku index 1 a atom vodíku index 4. Nejjednodušší vzorec je CH5
Úkol č. 4
Chemická sloučenina obsahuje 34,6 % sodíku, 23,3 % fosforu a 42,1 % kyslíku. Určete nejjednodušší vzorec látky.
Zadáno: Řešení:
w(Na) = 34,6 % n(Na) = w(Na)/M(Na) = 36,4/23 = 1,5 (mol);
w(P) = 23,3 % n(P) = w(P)/M(P) = 23,3/31 = 0,75 (mol);
w(O) = 42,1 % n(O) = w(O)/M(O) = 42,1/16 = 7,63 (mol);
Nejjednodušší poměr množství látek:
vzorec - ? n(Na): n(P): n(O) = 1,5: 0,75: 2,63
Dělit nejmenším – 0,75:
n(Na): n(P): n(O) = 2:1:3,5
n(Na): n(P): n(O) = 4:2:7
Proto je nejjednodušší vzorec Na4P2O7.
Odpověď: Na4P2O7
Problém #5
Látka obsahuje 17,56 % sodíku, 39,69 % chrómu a 42,75 % kyslíku. Určete nejjednodušší vzorec látky.
Zadáno: Řešení:
w(Na) = 17,56 % n(Na) = w(Na)/M(Na) = 17,56/23 = 0,76 (mol);
w(Cr) = 39,69 % n(Cr) = w(Cr) / M(Cr) = 39,69 / 52 = 0,76 (mol);
w(O) = 42,75 % n(0) = w(O)/M(O) = 42,75/16 = 2,67 (mol);
nejjednodušší poměr množství látek:
vzorec - ? n(Na): n(Cr): n(O) = 0,76: 0,76: 2,67
Dělit nejmenším – 0,76:
n(Na): n(Cr) : n(O) = 1:1: 3,5
Protože koeficienty ve vzorcích jsou obvykle celá čísla, vynásobte je 2 (vezměte dvojitá čísla ve vztahu k indexům):
n(Na): n(Cr) : n(O) = 2:2:7
Proto je nejjednodušší vzorec Na2Cr2O7
Odpověď: Na2Cr2O7
Problém #6
Látka obsahuje 53,8 % Al a 46,2 % O. Určete nejjednodušší vzorec látky. (Odpověď: Al2O3)
Problém č. 7
Látka obsahuje 1 % H, 35 % Cl a 64 % O. Určete nejjednodušší vzorec látky. (Odpověď: HClO4)
Problém č. 8
Látka obsahuje 43,4 % Na, 11,3 % C a 45,3 % O. Určete nejjednodušší vzorec látky. (Odpověď: Na2CO3)
Problém č. 9
Látka obsahuje 36,8 % Fe, 21,1 % S a 42,1 % O. Určete nejjednodušší vzorec látky. (Odpověď: FeSO4)
Problém č. 10
Látka obsahuje 5,88 % vodíku a 94,12 % síry. Určete nejjednodušší vzorec látky. (Odpověď: H3S)
4.2. Zjištění molekulového vzorce plynné látky z hmotnostních zlomků prvků a její relativní hustoty z jiného plynu
Úkol č. 1
Odvoďte molekulový vzorec uhlovodíků podle následujících údajů: hmotnostní zlomek uhlíku – 65,7 %, relativní hustota ve vzduchu Dair = 1,45.
Zadáno: Řešení:
w(C) = 65,7 % 1. Najděte hmotnostní zlomek vodíku v daném
Mléko = 1,45 látka CxHy;
Ar(C) = 12 w(H) = 100 % - 85,7 % = 14,3 % (0,143)
Ar(H) = 1 2. Určete relativní molekulu
Odvoďte molekulovou hmotnost uhlovodíku se znalostí jeho relativního
vzorec. hustota vzduchu;
Mr(CxHy) = 29 * Dair = 29 * 1,45 = 42
3. Vypočítejte počet atomů (x) v molekule. K tomu si zapíšeme výraz pro zjištění hmotnostního zlomku uhlíku v látce:
w(C) = x*Ar(C) / Mr(CxHy) , odtud dostaneme výraz pro x:
x = w(C) * Mr(CxHy) / Ar(C); x = 0,857 * 42/12 = 3 (atomy uhlíku).
4. Podobně zjistíme počet atomů vodíku (y):
y = w(H) * Mr(CxHy) / Ar(H); y = 0,143 * 42/1 = 6 (atomy H).
Odpověď: molekulový vzorec látky je C3H6
Úkol č. 2
Látka obsahuje 85,71 % C a 14,29 % H. Relativní hustota par látky vzhledem k vodíku je 14. Určete molekulový vzorec látky.
Zadáno: Řešení:
w(C) = 85,71 % 1. Najděte nejjednodušší vzorec látky.
w(H) = 14,29 % n(C) = w(C)/M(C) = 85,71/12 = 6,25 (mol);
DH3 = 14 n(H) = w(H)/M(H) = 14,29/1 = 14,29 (mol);
Molekulární n(C): n(H) = 7,14: 14,29 = 1:2
vzorec - ? Nejjednodušší vzorec je CH3.
DH3 = M/M(H3); M = DH3 - M(H3) = 14*2 = 28 (g/mol)
2. najděte molární hmotnost nejjednoduššího vzorce:
M(jednoduché) = M(CH3) = M(C) + 2M(H) = 12 + 2*1 = 12 + 2 = 14 (g/mol)
3. Najděte počet opakování nejjednoduššího vzorce látky v molekule:
M = x * M(jednoduché) = x * M(CH3)
28 = x * 14, x = 2
Skutečný vzorec je (CH3)2 nebo C2H5
Odpověď: C2H5
Úkol č. 3
Látka obsahuje 30,4 % N a 69,6 % O. Hustota par této látky pro dusík je 3,285. Určete molekulový vzorec látky.
Zadáno: Řešení:
w(N) = 30,4 % 1. Najděte nejjednodušší vzorec látky:
w(O) = 69,6 % n(N) = w(N)/M(N) = 30,4/14 = 2,17 (mol);
DN2 = 3,285 n(0) = w(0) / M(0) = 69,6/16 = 4,35 (mol);
Molekulární n(N): n(O) = 2,17: 4,35 = 1:2
vzorec - ? Nejjednodušší vzorec NO2
DN2 = M/M(N2); M = DN2 * M(N2) = 3,285 * 28 = 91,98 (g/mol)
2. Najděte molární hmotnost nejjednoduššího vzorce:
M(jednoduché) = M(N02) = M(N) + 2M(O) = 14 + 2*16 = 46 (g/mol)
3. Najděte počet opakování nejjednoduššího vzorce látky v molekule.
M = x * M(jednoduché) = x * M(NO2)
91,98 = x*46; x = 2
Skutečný vzorec je (NO2)2 nebo N2O4
Odpověď: N2O4
4.3. Stanovení molekulárního vzorce plynné látky na bázi zplodin hoření
Úkol č. 1
Při spálení látky o hmotnosti 2,3 g vznikl oxid uhelnatý (IV) o hmotnosti 4,4 g a voda o hmotnosti 2,7 g. Relativní hustota par této látky ve vzduchu je Dв = 1,59. Z jakých prvků se tato sloučenina skládá? Jaký je jeho molekulární vzorec?
Zadáno: Řešení:
m(látka) = 2,3g Je nutné vzít v úvahu složení spalin -
m(CO2) = 4,4 g oxidu uhelnatého (IV) a vody. V nich mohl ze spáleného projít pouze uhlík a m(H3O) = 2,7 g vodíku
Dв = 1,59 připojení. Kyslík může přicházet buď z toho
Molekulární sloučeniny a ze vzduchu. Zpočátku je vzorec ? je nutné určit hmotnost uhlíku v oxidu
Uhlík (IV) a vodík ve vodě.
1. Určete hmotnost uhlíku. M(C02) = 44 g/mol. M(C02) = 44 g.
V oxidu uhelnatém (IV) o hmotnosti 44 g je 12 g uhlíku. Při spalování vznikl CO2 o hmotnosti 4,4 g, což odpovídá 0,1 mol. Hmotnost uhlíku je tedy 1,2 g.
2. Hmotnost vodíku se vypočítá stejným způsobem. Hmotnost vody je 18 g a vodík 2 g. 2,7 g vody obsahuje:
2 g * 2,7 g / 18 g = 0,3 (H).
3. Součet hmotností uhlíku a vodíku je (1,2 + 0,3) = 1,5g. Pokud tedy sloučenina spálila 2,3 g, pak rozdíl 2,3 g – 1,5 g = 0,8 g ukazuje hmotnost kyslíku.
4. Vzorec sloučeniny: CxHyOz.
Poměr počtu atomů prvků:
x: y: z = 1,2 / 12: 0,3 / 1: 0,8 / 16 nebo x: y: z = 0,1: 0,3: 0,05
Vezmeme-li nejmenší číslo jako jedna, zjistíme, že:
x:y:z=0,1/0,05:0,3/0,05:0,05/0,05=2:6:1
Nejjednodušší vzorec sloučeniny by tedy měl být C2H6O s relativní molekulovou hmotností 46. Skutečná relativní molekulová hmotnost je určena vědomím, že relativní hustota sloučeniny na vzduchu je Dв = 1,59, pak Mr = 1,59 * 29 = 46,1 .
5. Porovnání relativních molekulových hmotností ukazuje, že nejjednodušší molekulové vzorce jsou stejné. Z toho vyplývá, že C2H6O je také molekulárním vzorcem látky.
Odpověď: C2H6O
Úkol č. 2
Při spálení 112 ml plynu bylo získáno 448 ml oxidu uhličitého a 0,45 ml vody. Relativní hustota plynu pro vodík je 29 (n.s.). Najděte molekulovou hmotnost plynu.
Zadáno: Řešení:
V(plyn) = 112ml = 0,112l 1. Určete relativní
V(CO2) = 448ml = 0,448l molekulová hmotnost plynu:
m(H3O) = 0,45 g Mr(plyn) = 2DH3 * Mr(plyn) = 2*29 = 58
DH3 (plyn) = 29 2. Najděte hmotnost 112 ml (0,112 l) plynu:
Mr(H3O) = 18 58 g plynu při č.p. zabírají objem 0,112 l;
Vm = 22,4 l/mol xg plynu při č.p. zabírají objem 0,112 l;
Najděte molekulu Sestavte poměr:
vzorec plynu. 58 g: xg = 22,4 l: 0,112 l;
x = 58 g*0,112 l / 22,4 l = 0,29 g (plyn),
nebo pomocí vzorce m = v*M = V / Vm * M najdeme
m = 0,112 l / 22,4 l/mol * 58 g/mol = 0,29 g.
3. Odečtěte hmotnosti uhlíku a vodíku obsažené v látce:
0,448l CO2 obsahuje xg uhlíku C;
22,4 l: 0,448 l = 12 g: xg;
x = 0,448 x 12 g / 22,4 l = 0,24 g (C)
18 g H2O obsahuje 2 g vodíku (H);
0,45 g H2O obsahuje yg vodíku;
y = 0,45 g x 2 g / 18 g = 0,05 g (N).
4. Určeme, zda je ve složení tohoto plynu obsažen prvek kyslík. Součet hmotností uhlíku a vodíku ve spáleném plynu je:
m(C) + m(H) = 0,24 g + 0,05 g = 0,29 g
To znamená, že plyn se skládá pouze z uhlíku a vodíku, CxHy.
5. Najděte poměr počtu atomů prvků ve spálené látce:
x: y = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H) = 0,24/12: 0,05/1
x:y=0,02:0,05=2:5
Nejjednodušší vzorec látky je C2H6 (Mr = 29).
6. Zjistěte, kolikrát je skutečná molekulová hmotnost látky větší než molekulová hmotnost vypočtená pomocí jejího nejjednoduššího vzorce:
Mr(CxHy) / Mr(C2H6) = 58 / 29 = 2
To znamená, že zvýšíme počet atomů v nejjednodušším vzorci dvakrát:
(C2H6)2 = C4H20 – butan.
Odpověď: C4H20
Úkol č. 3
Spálením 1,45 g organické hmoty vzniklo 2,2 g oxidu uhelnatého (IV) a 0,9 g vody. Hustota par této látky pro vodík je 45. Určete molekulový vzorec látky.
Zadáno: Řešení:
m(in-va) = 1,45g Sestavíme diagram a určíme hmotnost uhlíku
m(CO2) = 2,2 g obsažené v látce:
m(H30) = 0,9 g C C02
DH3 = 45 44g CO2 obsahuje 12g C;
Mr(CO2) = 44 2,2g CO2 obsahuje mg C;
Mr(H3O) = 18 m(C) = 2,2 g*12 g / 44 g = 0,6 g
Mr(H3) = 2 2. Vznik vody ve zplodinách hoření látky
Nalezení moláru ukazuje na přítomnost atomů vodíku v něm:
vzorec. 2H H2O m(H) = 2g*0,9g / 18g = 0,1g
3. Zjistíme, zda látka obsahuje kyslík:
m(O) = m(in-va) – ,
m(O) = 1,45 g – (0,6 g + 0,1 g) = 0,75 g
4. Představte si vzorec látky jako CxHyOz
x: y: z = m(C) / Ar(C): m(H) / Ar(H): m(O) / Ar(O),
x : y : z = 0,6 / 12 : 0,1 / 1 : 0,75 / 16 = 0,05 : 0,1 : 0,05
x:y:z=1:2:1
Nejjednodušší vzorec látky CH3O
5. Najděte relativní molekulové hmotnosti nejjednoduššího vzorce a požadované látky a porovnejte je:
Mr(CH30) = 30; Mr(CxHyOz) = 2 * DH3 = 2 * 45 = 90
Mr(CxHyOz) / Mr(CH3O) = 90 / 30 = 3
To znamená, že počet atomů každého prvku v nejjednodušším vzorci musí být zvýšen třikrát:
(СH3O)3 = C3H6O3 je skutečný vzorec.
Odpověď: C3H6O3
Úkol č. 4
Při spálení 1,96 g látky vzniklo 1,743 g CO2 a 0,712 g H2O. Když bylo 0,06 g této látky ošetřeno kyselinou dusičnou a dusičnanem stříbrným, vzniklo 0,173 g AgCl. Molární hmotnost látky je 99 g/mol. Určete jeho molekulový vzorec.
(Odpověď: C2H5Cl2)
Problém #5
Po úplném spálení 1,5 g látky se získá 4,4 g oxidu uhelnatého (IV) a 2,7 g vody. Hmotnost 1 litru (n.u.) této látky v plynném stavu je 1,34 g. Určete molekulový vzorec látky.
(Odpověď: C2H6)
Téma č. 5. Redoxní reakce
Oxidačně-redukční reakce (ORR) jsou reakce, při kterých dochází ke změně oxidačních stavů (s.o.) prvků tvořících reagující látky.
Oxidační činidlo je látka (prvek ve složení této látky), která přijímá elektrony. Ta sama je obnovena.
Redukční činidlo je látka (prvek ve složení této látky), která daruje elektrony.
Je třeba připomenout, že ORR zahrnuje všechny substituční reakce (pro anorganické látky), stejně jako ty reakce kombinace a rozkladu, kterých se účastní alespoň jedna jednoduchá látka. Vodítkem pro klasifikaci konkrétní reakce jako ORR je přítomnost vzorce jednoduché látky v diagramu nebo rovnici chemické reakce.
Typická oxidační činidla
|
Skupina oxidačních činidel |
Chemické prvky |
Příklady látek |
|
|
Elektrický proud na anodě |
|||
|
Halogeny ve vyšších kladných oxidačních stavech |
Cl+7, Br+7, 1+7 |
HClO4, HBrO4, HIO4 |
|
|
Halogeny ve středně pozitivních oxidačních stavech |
Cl+1, Cl+3, Cl+5, Br+5, I+5… |
KCl03, HC1O, NaBr03 |
|
|
Chalkogeny a další nekovy v kladných oxidačních stavech |
H3SO4, SO2, HNO3 |
||
|
Nekovy jsou jednoduché látky (nulový oxidační stav). |
|
