Альдегиды - решение задач на нахождение молекулярной формулы вещества. Неорганическая химия
1. Относительная плотность паров
предельного альдегида по воздуху равна 2. Выведите молекулярную формулу альдегида.
2. Относительная плотность паров предельного альдегида по азоту равна 3,07. Выведите молекулярную формулу альдегида.
3. Относительная плотность паров органического соединения по кислороду равна 2,25. Массовая доля углерода в этомвеществе равна 66,67%, массовая доля водорода равна 11,11%,массовая доля кислорода равна 22,22%. Выведите молекулярную формулу органического соединения.
4. Относительная плотность паров
органического соединения по водороду равна 50. Массовая доля углерода в этом веществе
равна 72%, массовая доля водорода равна 12%, массовая доля кислорода равна 16%.
Выведите молекулярную
формулу органического соединения.
5. Относительная плотность паров органического соединения по водороду равна 43. При сжигании 34,4 г этого вещества образуется 44.8 л углекислого газа (н. у.) и 36 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.
6. Относительная плотность паров органического соединения по кислороду равна 4. При сжигании 38,4 г этого вещества образуется 105,6 г диоксида углерода и 43,2 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.
В данном разделе использованы материалы методического пособия "Обучение решению задач по химии". Авторы - составители: учитель химии высшей категории, методист Учреждения образования «Гимназии №1 г. Гродно» Толкач Л.Я.; методист учебно-методического отдела Учреждения образования «Гродненский ОИПК и ПРР и СО» Коробова Н.П.
Вычисления с использованием молярного объема газов.
Вычисление относительной плотности газов.
Объемные отношения газов
Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объем. Так, при нормальных условиях(н.у.), т.е. при температуре 0 °С и нормальном атмосферном давлении, равном 101,3 кПа, один моль любого газа занимает объем 22,4 дм 3 .
Отношение объема газа к соответствующему химическому количеству вещества есть величина, называемая молярным объемом газа (V m ):
V m = V / n дм 3 , откуда V = V m · n
Для того чтобы определить: легче или тяжелее газ относительно другого газа, достаточно сравнить их плотности:
r 1 / r 2 = M 1 ·V 1 /M 2 ·V 2 = M 1 /M 2 = D 2 .Из выше приведенного выражения видно: для того, чтобы сравнить плотности газов, достаточно сравнить их молярные массы.
Отношение молярной массы одного газа к молярной массе другого газа есть величина, называемая
относительной плотностью ( D 2 ) одного газа по другому газу.Зная относительную плотность одного газа по другому, можно определить его молярную массу:
M
1 = M 2 · D 2 .Воздух является смесью газов, поэтому его «молярная масса» представляет собой массу воздуха объемом 22,4 л. Эта величина численно равна:
М возд = 29 г/моль
Согласно закону Авогадро одинаковое число молекул разных газов при одних и тех же условиях занимает одинаковый объем.
Из этого вытекает второе следствие.
При неизменных температуре и давлении объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу, а также к объемам образующихся газообразных продуктов как небольшие целые числа.
Эта закономерность была сформулирована Гей-Люссаком в виде закона объемных отношений газов. Таким образом, если в химической реакции участвуют или получаются газообразные вещества, то по уравнению реакции можно установить их объемные отношения.
Объемы реагирующих и получающихся газов пропорциональны химическим количествам этих веществ:
V 1 / V 2 = n 1 / n 2 т.е. V 1 и V 2
численно равны коэффициентам в уравнении реакции.Пример 1. Баллон вмещает 0,5 кг сжатого водорода. Какой объем займет такое количество водорода? Условия нормальные.
Решение:
1. Вычисляем химическое количество
водорода, содержащееся в баллоне:N
(Н 2 ) = 500/2 = 250 (моль), где М(Н 2 ) = 2 г/моль.2.Так как при нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4
дм 3 , тоV = V m · n , V ( H 2 ) = 22,4 * 250 = 5600 (дм 3 )
Ответ: 5600 дм 3
Пример2. Каков состав (в %) алюминиево-медного сплава, если при обработке 1 г его избытком соляной кислоты выделилось 1,18 л водорода?
Решение:
1.Так как в реакцию с кислотой вступит только алюминий, то записываем уравнение:
2А1 + 6НС1 = 2А1С1 3 + 3 H 2
2моль 3 моль
2.Вычисляем химическое количество водорода:
n (Н 2 ) = 1.18/22.4= 0,05 (моль)
3.По уравнению реакции вычисляем массу алюминия, содержащегося в сплаве:
3 моль 2 моль алюминия
0,05 моль водорода выделится, если прореагирует x моль алюминия
х = 0.05·2/3 = 0,033 (моль),
m ( Al ) = 0,035·27 = 0,9 (г), где М(А l ) = 27 г/моль
5. Вычисляем массовую долю алюминия в сплаве:
w (А l ) = m ( Al ) / m (сплава) , w ( А1 ) = 0,9/1= 0,9 или 90%.
Тогда массовая доля меди в сплаве 10%
Ответ: 90% алюминия, 10% меди
Пример 3. Определить относительную плотность: а) кислорода по воздуху, б) углекислого газа по водороду.
Решение:
1. Находим относительную плотность кислорода по воздуху:
D возд (О 2 ) = M (О 2 )/ M (возд.) = 32/29= 1,1.
2.Определяем относительную плотность углекислого газа по водороду
D Н2 (СО 2 ) = M (СО 2 )/ M (Н 2 ) = 44/2 = 22.
Ответ: 1,1; 22
Пример 4. Определите объем смеси газов, состоящей из 0,5 моль кислорода, 0,5 моль водорода и 0,5 моль углекислого газа.
Решение:
1. Находим химическое количество смеси газов:
n (смеси) = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5(моль).
2. Вычисляем объем смеси газов:
V (смеси) = 22,4 · 1,5 = 33,6(дм 3 ).
Ответ: 33,6 дм 3 смеси
Пример 5. Рассчитайте объем углекислого газа, который получится при сжигании 11,2 м 3 метана СН 4 .
Решение:
1. Записываем уравнение химической реакции горения метана:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
1 моль 1 моль
1 м 3 1 м 3
2. Для вычисления объема углекислого газа составляем и решаем пропорцию:
при сжигании 1 м 3 СН 4 получится 1 м 3 СО 2
при сжигании 11,2 м 3 СН 4 получится х м 3 СО 2
х = 11,2·1/1= 11,2 (м 3 )
Ответ : 11,2 м 3 углекислого газа
Пример 6. Стальной баллон для хранения сжатых газов наполнили жидким кислородом массой 8 кг.
Какой объем займет кислород в газообразном состоянии (н.у.) ?
Решение:
1. Вычисляем химическое количество жидкого кислорода:
n ( O 2 ) = 8000/32 = 250 (моль).
2. Вычисляем объем газообразного кислорода:
V ( O 2 ) = 22, 4 · 250 = 5600 дм 3 .
Ответ: 5600 дм 3
Пример 7. Вычислите массу воздуха объемом 1 м 3 (н.у.), если в нем 78 объемных долей азота, 21 - кислорода, 1 - аргона (не считая других газов).
Решение:
1. Исходя из условия задачи, объемы газов в воздухе соответственно равны:
V ( N 2 ) = 1 · 0,78 = 0,78 м 3 ;
V (О 2 ) = 1 · 0,21 = 0,21 м 3 ,
V (А r ) = 1 · 0,01 = 0,01 м 3 .
2. Вычисляем химическое количество каждого газа:
n ( N 2 ) = 0,78/22,4·10 -3 = 34,8 (моль),
n (О 2 ) = 0,21/22,4·10 -3 = 9,4 (моль),
n (А r ) = 0,01/22,4·10 -3 = 0,45 (моль).
3. Вычисляем массы газов:
m (N 2 ) = 34,8 · 28 = 974(г),
m (О 2 ) = 9,4 · 32 = 30(г),
m (А r ) = 0,45 · 40 = 18(г).
4. Вычисляем массу воздуха:
m (воздуха) = 974 + 301 + 18 = 1293 (г) или 1,293 кг.
Ответ: 1,293 кг воздуха
Пример 8. При поджигании в эвдиометре смеси кислорода и водорода объемом 0,1 м 3 объем смеси уменьшился на 0,09 м 3 .
Какие объемы водорода и кислорода были в исходной смеси, если оставшийся газ горит (н.у.) ?
Решение:
1. Записываем уравнение реакции:
2Н 2 + О 2 = 2Н 2 О
2 моль 1моль 2моль
2. Определяем объемы газов, вступивших в реакцию.
Объем газовой смеси сократился за счет образования жидкой воды, поэтому объем газов, вступивших в реакцию, равен 0,09 м 3 .
Т.к. газы вступают в реакцию в отношении 2:1, то из 0,09 м 3 две части
приходятся на водород, а одна – на кислород. Следовательно, в реакцию
вступило 0,06 м 3 водорода и 0,03 м 3 кислорода.
3. Вычисляем объемы газов в исходной смеси.
Т.к. оставшийся газ горит, то это водород – 0,01 м 3 .
V (Н 2 ) = 0,01 + 0,06 = 0,07 (м 3 ) или 70 л,
V (О 2 ) = 0,1 – 0,07 = 0,03 (м 3 ) или 30 л.
Ответ: 70 л водорода, 30 л кислорода
Пример 9. Определите плотность по водороду газовой смеси, состоящей из 56л аргона и 28 л азота (н.у.) ?
Решение:
1. Исходя из определения относительной плотности газов,
D H 2 = M (смеси) / M (H 2 ).
2. Вычисляем химическое количество и массу смеси газов:
n (Ar ) = 5.6/22.4= 2,5 (моль);
n (N 2 ) = 28/22.4= 1,25 (моль);
n (смеси) = 2,5 + 1,25 = 3,75 (моль).
m (Ar ) = 2,5 · 40 = 100 (г),
m (N 2 ) = 1,25 · 28 = 35 (г),
m (смеси) = 100 + 35 = 135 (г), т. к.
М (А r ) = 40 г/моль, М (N 2 ) = 28 г/моль.
3. Вычисляем молярную массу смеси:
М(смеси) = m (смеси) / n (смеси) ;
М(смеси) = 135/3,75= 36 (г/моль)
4. Вычисляем относительную плотность смеси газов по водороду:
D H 2 = 36/2 = 18.
Ответ: 18
Пример 10. Можно ли полностью сжечь 3 г древесного угля в трехлитровой банке, наполненной кислородом (н.у.)?
Решение:
1. Записываем уравнение реакции горения угля:
С + О 2 = СО 2
1моль 1моль
2. Вычисляем химическое количество угля:
n (С) = 3/12 = 0,25 (моль), т. к. М (С) = 12 г/моль.
Химическое количество кислорода, необходимого для реакции, будет тоже равно 0,25 моль (исходя из уравнения реакции).
3. Вычисляем объем кислорода, необходимый для сжигания 3 г угля:
V (O 2 ) = 0,25 · 22,4 = 5,6 (л).
4. Поскольку газ занимает объем сосуда, в котором он находится, то имеется 3 л кислорода. Следовательно, этого количества не хватит для сжигания 3 г угля.
Ответ: не хватит
Пример 11. Во сколько раз увеличится объем жидкой воды в результате превращения ее в пар при н.у.?