Задача Предложите формулу спирта, молярная масса которого в 2 раза превышает молярную массу самого лёгкого углеводорода (1 балл)

Название	Задача Предложите формулу спирта, молярная масса которого в 2 раза превышает молярную массу самого лёгкого углеводорода (1 балл)
страница	1/4
Дата	16.03.2016
Размер	402.16 Kb.
Тип	Задача

1 2 3 4

Разновидности заданий С5 в ЕГЭ по химии.

Важнейшие расчетные формулы.

Задача 1. Предложите формулу спирта, молярная масса которого в 2 раза превышает молярную массу самого лёгкого углеводорода (1 балл).

Самый лёгкий углеводород – метан, его М = 16 г/моль, значит, М(спирта) = 32 г/моль. Это метанол СН₃OН

Задача 2. Предложите формулы двух неорганических веществ, плотность которых равна плотности пропана (1 балл).

Если равны плотности, то равны и молярные массы веществ. Причем, вещества эти должны быть газообразными при н.у. М (пропана) = 44 г/моль. Такую же молярную массу имеют углекислый газ СО₂ и веселящий газ N₂O.

Задача 3. Предложите формулы 4 газообразных веществ, молярная масса которых равна 28 г/моль (2 балла).

Ответ СО, С₂Н₄, N₂, газ – диборан (B₂H₆). «тяжелый» ацетилен – C₂D₂, вместо атомов протия (изотопа водорода с массовым числом 1) в его молекуле присутствуют атомы дейтерия (изотопа водорода с массовым числом 2)

Задача 4. Установите структурную формулу сложного эфира, плотность паров которого по воздуху равна плотности паров по воздуху уксусной кислоты (1 балл).

Равенство плотности паров по воздуху говорит о равенстве молярных масс. Сложный эфир имеет такой же состав, как уксусная кислота – это метилформиат.

Задача 5*. Приведите структурную формулу углеводорода, газообразного при температуре ниже 20^oC, молярная масса которого превышает молярную массу бутана (2 балла).

это неопентан или диметилпропан

Задача 6. Плотность газа при нормальных условиях равна 0,759 г/л. Определите его молярную массу и предложите формулу (1 балл).

М=ρ·Vm; М(газа)= 0,759 г/л ·22,4 л/моль = 17 г/моль; Газ – аммиак NH₃

Задача 7. Определите молярную массу углеводорода и предложите его молекулярную формулу, если известно, что при 100^оС и при давлении 90 кПа его плотность составляет 2,903 г/л (2 балла).

Из уравнения Менделеева – Клапейрона PV = (m/M) RT, выразим М: М = mRT / PV; m/V=ρ, следовательно: М = ρRT / P

Переведем единицы измерения в СИ: T^oК = 273 + 100^oC = 373К; Р = 90000 Па; ρ = 2,903 кг/м³

Подставим данные в формулу М = 2,903∙ 8,314∙ 373/90000 = 0,100 кг/моль = 100 г/моль

Допустим что это предельный углеводород С_nH₂_n₊₂

M(С_nH₂_n₊₂) = 14n+2 =100; n=7. Такому количеству атомов С и молярной массе соответствует С₇Н₁₆

Задача 8. Предложите формулы двух органических веществ, относительная плотность которых по воздуху 1,0345 (1 балл).

M(вещества)= D возд · М(возд) = 1,0345·29=30 г/моль, соответствует веществам С₂Н₆и НСОН

Задача 9. 1,3 г некоторого углеводорода при 87^оС и давлении 100 кПа занимают объем 0,5 л. Определите молярную массу углеводорода, предложите его молекулярную формулу (2 балла).

Переведем данный объем в объем при н.у. с помощью объединенного газового закона:

P₀V₀/T₀ = PV/T; 101,324 ∙V₀/273 = 100 ∙0,5/360; V₀ = 0,374 л

Полученное значение подставить в формулу: M = m ∙V_M/V;

М = 1,3 ∙22,4/0,374 = 78 г/моль; так как по условию известно что это углеводород, количество атомов С найдем 78/12 = 6, соответственно бензол С₆Н₆

Задача 10. При взаимодействии 2,9 г одноатомного спирта с избытком натрия выделилось 0,56 л водорода (н.у.). Установите молярную массу спирта. Предложите его молекулярную формулу и две структурных (2 балла).

2ROH + 2Na →2RONa + H₂

n(H₂)=V/Vm = 0,56/22,4=0,025 (моль)

n(ROH)=2n(H₂)= 2·0,025 = 0,05 (моль)

М(ROH)=m/n = 2,9/0,05 = 58 г/моль

М(R)=58-17=41 г/моль

41/12=3, т.о. С₃Н₅ОН этой формуле может соответствовать два спирта

СН₂=СН-СН₂-ОН и ОН

Задача 11. Установите общую формулу тринитропроизводных бензола с предельными радикалами двумя способами (2 балла).

1 способ: изобразим структурную формулу представителя данного класса:

например,

СН₃

NO₂ NO₂

NO₂выведем молекулярную формулу: С₇Н₅(NO₂)₃

Если индекс при С, равный 7, принять за n, то индекс при водороде, равный 5, можно выразить как 2n-9, число нитрогрупп по условию равно 3.

Следовательно, общая формула C_nH₂_n_-9(NО₂)₃

2 способ: из предельной формулы C_nH₂_n₊₂вычитаем 2·7 (из расчета того, что в молекуле 1 цикл, 3 π-связи в бензольном кольце, 3 π-связи в 3-х нитрогруппах) и в молекуле содержится 3 атома азота, на каждый из них прибавляем по 1 атому водорода. Таким образом, получаем C_nH₂_n_{+2 -14 +3}(NО₂)₃ или C_nH₂_n_-9(NО₂)₃_.

Задача 12. Плотность паров некоторого диаминоалкана по этану равна 2. Определите формулу диаминоалкана (2 балла).

Расчитаем общую формулу диаминоалкана: C_nH₂_n_{+2 ,.}в молекуле нет циклов и π-связей, но есть два атома азота. На каждый атом азота прибавляем по 1 атому водорода. C_nH₂_n₊₂₊₂N₂ Получаем C_nH₂_n₊₄N₂

М(диаминоалкана)= D _С₂_Н₆· М(С₂Н₆)=2·30 = 60 г/моль

M(C_nH₂_n₊₄N₂)=14n+ 4+28=14n+32 = 60, отсюда n=2

Формула диаминоалкана С₂H₈N₂

Вывод формул на основании мольных и массовых долей химических элементов

Задача 1. Мольные доли элементов в веществе составляют: 7,69% серебра; 23,08% азота; 46,15% водорода; 23,08% кислорода. Установите молекулярную формулу вещества, предположите его строение и дайте название. (2 балла)

Решение: Пусть формула искомого вещества Ag_xN_yH_zО_q, тогда

х : y : z : q = χ(Ag) : χ(N) : χ(H) : χ(O) = 7,69 : 23,08 : 46,15 : 23,08 = 1 : 3 : 6 : 3.,

тогда состав AgN₃H₆O₃ , соответствует формуле [Ag(NH₃)₂]NO₃ нитрат диаминсеребра
Задача 2. Определите простейшую формулу соединения, в котором массовые доли углерода, водорода и кислорода равны соответственно: 76,6%, 6,38% и 17,02% (2 балла).

Решение:

x : y : z = ω(C)/Ar(C) : ω(H)/Ar(H) : ω(O)/Ar(O) =76,6/12 : 6,38/1 : 17,02/16 = 6,38:6,38:1,06 = 6:6:1

С₆Н₆О,что соответствует С₆Н₅ОН - фенол

Задача 3. Массовая доля кислорода в предельном трехатомном спирте равна 40%. Установите молекулярную формулу спирта (2 балла).

Решение: Общая формула предельного трехатомного спирта – С_nH ₂_n₊₂O₃

Молярная масса кислорода = 16*3=48 г/моль составляет 40%

Молярная масса С_nH ₂_n₊₂ = 14n+2 г/моль составляет 100-40 = 60%

Из пропорции 40(14n+2) = 2880, n=5, т.о. формула спирта С₅Н₉(ОН)₃

Задача 4. Установите молекулярную формулу вещества, если массовые доли в нем углерода, водорода и кислорода равны соответственно: 57,83%; 3,61% и 38,55%. Молярная масса этого вещества в 2,862 раза больше, чем молярной массы бутана. Предложите одну структурную формулу этого соединения (2 балла)

Решение: x : y : z = ω(C)/Ar(C) : ω(H)/Ar(H) : ω(O)/Ar(O) =57,83/12 : 3,61/1 : 38,55/16 = 4,82:3,61:2,41 = 2:1,5:1 = 4:3:2 т.о. простейшая формула С₄Н₃О₂

М(С₄Н₃О₂) = 83 г/моль М(в-ва)/М(прост. ф-лы)=166/83=2, следовательно простейшую формулу удваиваем : С₈Н₆О₄Такому составу удовлетворяет структурная ф-ла бензолдикарбоновой кислоты – фталевой, изофталевой или терефталевой

НООС СООН

Задача 5. Напишите структурные формулы трёх углеводородов, имеющих разную молярную массу, но одинаковую массовую долю углерода, равную 90% (3 балла).

Решение: Пусть масса углеводорода 100 г, тогда m(C)=90 г, m(H)=10 г, тогда n(C)=m/M=90/12=7,5 моль, n(Н)=m/M=10/1=10 моль. n(C): n(Н = 7,5:10=15:20 =3:4, т.о. условию задачи будут удовлетворять формула углеводорода С₃Н₄, С₆Н₈ , С₉Н₁₂и т.д. С₃Н₇

СН₃-С=СН

Задача 6. Некоторый углеводород при действии избытка бромной воды образует тетерабромпроизводное, содержащее 75,8% брома по массе. При кипячении этого углеводорода с подкисленным серной кислотой раствором перманганата калия образуется только одна одноосновная карбоновая кислота. Определите структурную формулу исходного углеводорода (4 балла).

Решение: Т .к. получается тетрабромпроизводное в молекуле углеводорода имелось две π- связи, формула тетрабромпроизводного C_xH_yBr₄

ω(Br)=n·Ar(Br)/Mr (в-ва)

0,758 =80·4/ Mr (в-ва), отсюда

Mr (C_xH_yBr₄)=422, тогда М(C_xH_y)=422-320=102 г/моль. Прикинем число атомов углерода 102 : 12 = 8,5. Следовательно атомов углерода не более 8. 8х12=96, тогда атомов водорода = 102-96=6, такое малое количество водородов, а также тот факт, что при кипячении этого углеводорода с подкисленным серной кислотой раствором перманганата калия образуется только одна одноосновная карбоновая кислота может говорить о том, что это ароматический углеводород, с непредельным радикалом в котором две π- связи. Этому удовлетворяет формула С₆Н₅- С≡CH

5С₆Н₅- С≡CH + 8KMnO₄+ 12H₂SO₄ →5C₆H₅COOH + 5CO₂ + 4K₂SO₄ + 8 MnSO₄ + 12H₂O

Задача 7. В результате обработки алкена водным раствором перманганата калия получено соединение, в котором массовая доля углерода на 47% меньше, чем исходном алкене. Установите формулу алкена и полученного из него соединения (4 балла).

Решение: формула алкена С_nH₂_n . В любом алкене ω(С) = 12n/14n = 6/7 = 85,7%, тогда в продукте ω(С) = 85,7 – 47 = 38,7%. Продуктом окисления алкена водным раствором перманганата калия является двухатомный спирт общая формула которого С_nH ₂_n₊₂O₂

M(С_n)=12n соответствует 38,7%

М(H ₂_n₊₂O₂)=2n+2+32=2n+34 соответствует 100 – 38,7=61,3%

Из пропорции 12n·61,3=38,7·(2n+34), n= 2, т.о. формула алкена С₂Н₄ – этилен, продукт СН₂(ОН)-СН₂(ОН)-этиленгликоль

ИЛИ

Можно было выразить массовые доли углерода в алкене (12n/14n) и гликоле (12n/(14n + 34)), их разность равна 0,47: (12n/14n) – (12n/(14n + 34)) = 0,47, n = 2.

Задача 8. При нагревании природного дипептида с концентрированной соляной кислотой образовалось два продукта, массовая доля хлора в одном из них составила 28,29%. При реакции этого же пептида с разбавленной соляной кислотой образовался один продукт с массовой долей хлора 16,71%. Определите аминокислотный состав дипептида и напишите две возможные структурные формулы (4 балла).

Решение: При нагревании природного дипептида с концентрированной соляной кислотой образуются соли аминокислот

NH₂-CHR^/-CO-NH-CHR^//-COOH +2HCl →2[NH₃-CH(R)-COOH]Cl

В одной из этих солей по условию массовая доля хлора 28,29%. Составим пропорцию:

28,29% - 35,5

100% - М(соли), отсюда М(соли)=125,5 г/моль, тогда М(R^/)=125,5-35,5-17-13-45=15г/моль, следовательно, радикал в аминокислоте СН₃ , а кислота СН₃-CH(NH₂)-COOH – аланин

При реакции этого же пептида с разбавленной соляной кислотой образовался один продукт – соль дипептида

NH₂-CHR^/-CO-NH-CHR^//-COOH +HCl → Cl[NH₃-CHR^/-CO-NH-CHR^//-COOH]

16,71% - 35,5

100% - M(соли дипептида), отсюда M(соли дипептида)=212,5 г/моль, тогда М(R^//)= M(соли дипептида)-35,5-М(NH₃-CHR^/-CO-NH-CH-СООН)=212,5-146-35,5=31 г/моль это радикал –CH₂–OH, а кислота СН₂ОН-CH(NH₂) –COOH – серин

Т.о. возможные формулы дипептида ала-сер, или сер-ала

NH₂-CH(СН₃)-CO-NH-CH(СН₂ОН)-COOH и NH₂-CH(СН₂ОН)-CO-NH-CH(СН₃)-COOH

Задача 9. Фуллерен С₆₀ за счет внедрения калия в его кристаллическую решетку образует соединение (интеркалят) с массовой долей калия 14%. При соиспарении фуллерена с цезием и рубидием получается аналогичное соединение, содержащее 67,2% (по массе) углерода. Установите формулы интеркалятов. (4 балла).

Решение: К_хС₆₀формула интеркалята, ω(К)=Ar(K)·n/Mr, 0,14=39x/39x+720, x=3 , т.о. К₃С₆₀

Cs_xRb_yC₆₀ω(C)=Ar(C)·n/Mr 0,672=12·60/133x+85y+720, отсюда 133х+85y=351

если х=1, то у=2,569 – не целое число не м.б.

если х=2, у=1 – удовлетворяет решению, т.о. формула интеркалята - Cs₂RbC₆₀

Задача 10. Массовая доля углерода в углеводороде равна массовой доле водорода. Установите формулу углеводорода (2 балла).

Решение: Самая большая (из всех органических веществ) массовая доля водорода - в метане, но она равна 25%. Это наводит на мысль, что речь идет о тяжелых изотопах водорода. Но даже в метане с дейтерием массовая доля водорода меньше 50%. Если предположить, что в состав метана входит изотоп водорода тритий СТ₄, то массовая доля углерода становится 50%.

Вывод формул органических веществ по продуктам их сгорания или окисления.

Задача 1. Решите задачу двумя способами: При сгорании 0,62 г органического вещества получено 0,448 л углекислого газа, 0,224 л азота и 0,9 г воды. Определите формулу вещества, если его относительная плотность по водороду 15,5 (4 балла).

Способ I.

1) Найдем М (вещества) = 15,5 ∙ 2 = 31 г/моль

2) Найдем υ(С). υ(С) = υ(СО₂) = 0,448/22,4 = 0,02 моль

Найдем массу углерода m(C) = υ(С) ∙ М(С) = 0,02 ∙ 12 = 0,24 г

3) Найдем υ(Н). υ(Н) = 2υ(Н₂О) = 2∙0,9/18 = 0,1 моль

Найдем массу водорода m(Н) = υ(Н) ∙ М(Н) = 0,1 ∙ 1 = 0,1 г

4) Найдем υ(N). υ(N) = 2υ(N₂) = 2∙0,224/22,4 = 0,02 моль

Найдем массу азота m(N) = υ(N) ∙ М(N) = 0,02 ∙ 14 = 0,28 г

5) Проверим, был ли в исходном веществе кислород:

m(O) = m(вещества) – m (C) – m (H) – m (N) = 0,62-0,24-0,1 – 0,28 = 0 г;

кислорода в веществе нет.

6) х : y : z = υ(C) : υ(H) :: υ(N) = 0,02 : 0,1 : 0,02 = 1:5:1 СН₅N

7) Проверим М(СН₅N) = 31 /моль, значит, эта формула истинная.
Способ II.

1) Найдем количества всех веществ:

υ(вещества) = 0,62/31 = 0,02 моль (М (вещества) = 15,5 ∙ 2 = 31 г/моль)

υ(СО₂) = 0,448/22,4 = 0,02 моль

υ(Н₂О) = 0,9/18 = 0,05 моль

υ(N₂) = 0,224/22,4 = 0,01 моль

2) Составим уравнение реакции в общем виде, расставим коэффициенты перед исходным веществом и продуктами реакции:

2С_xН_yО_zN_q + (4х+у-2z)/2О₂ = 2хСО₂+ уН₂О + qN₂

3) Подпишем количества веществ по условию задачи над формулами, количества по уравнению - под формулами:

0,02 0,02 0,05 0,01

2С_xН_yО_zN_q +(4х+у-2z)/2 О₂ = 2хСО₂+ уН₂О + qN₂

2 2х у q

Из пропорций: 0,02/2 = 0,02/2х; х = 1

0,02/2 = 0,05/у; у = 5

0,02/2 = 0,01/q; q = 1

4) Получилась формула СН₅N, ее М = 31 г/моль. Значит, кислорода в веществе нет.

Искомая формула СН₅N или СН₃NH_2.
Задача 2. При сгорании 2,1 г вещества получено 2,24 л углекислого газа, 0,9 г воды и 0,56 л сернистого газа. Определите молекулярную формулу вещества, предложите его структурную формулу, если известно, что вещество имеет циклическое строение (решите задачу через количества элементов) (3 балла).

СxHySzOq

1) Найдем υ(С). υ(С) = υ(СО₂) = 2,24/22,4 = 0,1 моль

Найдем массу углерода m(C) = υ(С) ∙ М(С) = 0,1 ∙ 12 = 1,2 г

2) Найдем υ(Н). υ(Н) = 2υ(Н₂О) = 2∙0,9/18 = 0,1 моль

Найдем массу водорода m(Н) = υ(Н) ∙ М(Н) = 0,1 ∙ 1 = 0,1 г

3) Найдем υ(S). υ(S) = υ(SO₂) = 0.56/22,4 = 0,025 моль

Найдем массу cеры m(S) = υ(S) ∙ М(S) = 0,025 ∙ 32 = 0, 8 г

4) Проверим, был ли в исходном веществе кислород:

m(O) = m(вещества) – m (C) – m (H) – m (S) = 2,1-1,2-0,1-0,8 = 0 г;

Значит, кислорода в веществе нет.

5) х : y : z = υ(C) : υ(H) : υ(S) : = 0,1 : 0,1 : 0,025 = 4:4:1 С₄Н₄S

тиофен

Задача 3. При окислении 3,84 г органического вещества получено 2,24 л углекислого газа, 1,8 г воды, 2,12 г карбоната натрия. Определите молекулярную формулу вещества, постройте одну соответствующую структурную формулу (3 балла).

1) Найдем υ₁(С). υ(С) = υ(СО₂) = 2,24/22,4 = 0,1 моль

Найдем υ₂(С). υ(С) = υ(Na₂СО₃) = 2.12/106 = 0,02 моль

υ(С) = 0,02 + 0, 1 = 0,12 моль

Найдем массу углерода m(C) = υ(С) ∙ М(С) = 0,12 ∙ 12 = 1.44 г

2) Найдем υ(Н). υ(Н) = 2υ(Н₂О) = 2∙1.8/18 = 0,2 моль

Найдем массу водорода m(Н) = υ(Н) ∙ М(Н) = 0,2 ∙ 1 = 0,2г

3) Найдем υ(Nа). υ(Nа) = 2υ(Nа₂СО₃) = 2∙2.12/106 = 0,04моль

Найдем массу натрия m(Nа) = υ(Nа) ∙ М(Nа) = 0,04 ∙ 23 = 0,92 г

4) Проверим, был ли в исходном веществе кислород:

m(O) = m(вещества) – m (C) – m (H) – m (Nа) = 3.84 – 1.44 – 0,2 – 0,92 = 1.28 г;

найдем υ(О) = m/M = 1.28/16 = 0,08 моль

5) х : y : z : q = υ(C) : υ(H) : υ(O) : υ(Nа) = 0,12 : 0,2 : 0,08 : 0,04 = 3:5:2:1 С₃Н₅О₂Nа

Задача 4. При сгорании 12,9 г органического вещества получено 8,96 л углекислого газа, 7,2 г воды и 4,48 л хлороводорода. Определите молекулярную формулу органического вещества (3 балла).

1) Найдем υ(С). υ(С) = υ(СО₂) = 8,96/22,4 = 0,4 моль

Найдем массу углерода m(C) = υ(С) ∙ М(С) = 0,4 ∙ 12 = 4,8 г

2) Найдем υ(Н). υ(Н) = 2υ(Н₂О) = 2∙7,2/18 = 0,8 моль

υ₁(Н) = υ(НCl) =4.48/22.4=0.2моль

υ(Н) = 0,2+0,8=1 моль

Найдем массу водорода m(Н) = υ(Н) ∙ М(Н) = 1 ∙ 1 = 1 г

3) Найдем υ(Сl). υ(Cl) = υ(HCl) = 0,2 моль

Найдем массу хлора m(Cl) = υ(Cl) ∙ М(Cl) = 0,2 ∙ 35.5 = 7.1 г

4) Проверим, был ли в исходном веществе кислород:

m(O) = m(вещества) – m (C) – m (H) – m (Cl) = 12.9 – 4.8 – 0,8 – 7.1 = 0 г;

Значит, кислорода в веществе нет.

5) х : y : z = υ(C) : υ(H) : υ(Cl) : = 0,4 : 1 : 0,2 = 2:5:1

1 2 3 4