Вывод химической формулы
Нахождение формулы органического вещества по массовой доле химических элементов и относительной плотности газов
D - относительная плотность первого газа по второму (безразмерная величина)
Например,
D(O2) = Mr(газа) / Mr(O2) = Mr(газа) / 32
D(H2) = Mr(газа) / Mr(H2) = Mr(газа) / 2
D(воздуха) = Mr(газа) / Mr(воздуха) = Mr(газа) / 29
Массовая доля элемента в сложном веществе - W (в % или долях)
Здесь, n – индекс, число атомов
Пример. Этиловый спирт содержит 52,18% углерода:13,04% водорода: 34,78% кислорода. Плотность паров спирта по водороду 23. Определите формулу этилового спирта.
Решение:
1. Определим молекулярную массу искомого вещества:
Mr(CxHyOz) = D(H2) · Mr(H2) = 23 · 2 =46
2. По формуле вычислим число атомов C, H, O
n(C) = (52,18% · 46) / 12· 100% = 2
n(H) = (13,04% · 46) /1· 100% =6
n(O) = (34,78% · 46) / 16· 100% =1
Получаем x : y : z = 2 : 6 : 1, следовательно, вещество C2H6O
Проверка, Mr(C2H6O) = 46
Нахождение формулы органического вещества по массовой доле химических элементов и плотности вещества при нормальных условиях
Основные формулы
W – массовая доля элемента (%)
n – индекс, число атомов
M = ρ · Vm
M – молярная масса вещества (г/моль)
ρ = m/V (плотность)
Vm =22,4 л/моль (при н.у.)
Пример. Углеводород содержит 81,82% углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 1,964 г. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода.
Решение:
1. Определим молярную массу искомого вещества:
ρ = m/V, следовательно,
М(СхНу) = ρ · Vm = 1,964 г/л · 22,4 л/моль = 44
2. По формуле вычислим число атомов C, H
Здесь Мr=M
n(C) = (81,82% · 44) / (12 · 100%) = 3
n(H) = (18,18% · 44) / (1· 100%) = 8
Получаем x : y =3 : 8, следовательно, вещество C3H8.
Проверка, Mr(C3H8) = 44
Определение формулы по продуктам сгорания
Задача. При сгорании 10,5 г органического вещества получили 16,8 л углекислого газа (н.у.) и 13,5 г воды. Плотность этого вещества при н.у. равна 1,875 г/л. Определите молекулярную формулу вещества.
Дано:
m(вещества) = 10,5 г
V(CO2) = 16,8 л
m(H2O) = 13,5 г
ρ(вещества) = 1.875 г/л
Найти:
Химическую формулу
Решение:
1. Находим молярную массу вещества и его количество вещества:
Mвещества = ρ· Vm = 1.875 г/л · 22,4 л/моль = 42 г/моль
νвещества = m / M = 10,5 г / 42 г/моль = 0,25 моль
2. Найдём количества вещества C, H по формулам:
ν = V / Vm или ν = m / M
ν(C) = ν(CO2) = V / Vm =16,8 л / 22,4 л/моль =0,75 моль
ν(H) = 2 · ν(H2O) = 2 · m / M = (2 · 13,5 г) / 18 г/моль = 1,5 моль
3. Определим наличие кислорода в формуле вещества:
m(C) = ν (C) · M(C) = 0,75 моль · 12 г/моль = 9 г
m(H) = ν (H) · M(H) = 1,5 моль · 1 г/моль = 1,5 г
m(O) = m(вещества) – (m(C) + m(H)) = 10.5 г – (9 г + 1,5 г) = 0 г, следовательно кислород отсутствует и это углеводород - CxHy
4. Находим формулу
ν(CxHy) : ν(С) : ν(Н) = 0,25 : 0,75 : 1,5 = 1 : 3 : 6
(здесь к целым числам пришли путём деления всех чисел на меньшее из них, т.е. на 0,25)
Следовательно, 1 моль вещества содержит 3 моль углерода и 6 моль водорода, таким образом, искомая формула С3Н6.
Если в условии задачи дана относительная плотность органического вещества, то его молекулярную массу определяем согласно формулам:
D(O2) = Mr(газа) / Mr(O2) = Mr(газа) / 32
D(H2) = Mr(газа) / Mr(H2) = Mr(газа) / 2
D(воздуха)= Mr(газа) / Mr(воздуха) = Mr(газа) / 29