Алгоритм решения задач на сгорание

Алгоритмы решения задач на сгорание вещества.

I. Если в задаче сказано, что горит углеводород:

-пишем уравнение реакции с расстановкой коэффициентов

С_хН_y + (х+0,25y)О₂→ хСО₂ +0,5yН₂О

-находим количество веществ, относительно которых идет речь в задаче

-составляем количественные соотношения между этими веществами, находим «х» и «y».

Или:

-находим количество моль углерода и водорода;

-составляем соотношение между атомами углерода и водорода (С_хН_y);

х:y= ν (С):ν(Н)

-если получается дробное значение, находим самое маленькое число и все делим на него, получая целочисленные значения.

II. Если в задаче сказано, что горит органическое вещество, но не дана его масса, значит кислорода в нем нет и решаем по пункту (I).

III. Если в задаче сказано, что горит органическое вещество и дана его масса, необходимо сделать проверку на наличие кислорода:

-найти количество вещества углекислого газа, найти количество углерода, найти его массу;

- найти количество вещества воды, количество водорода, его массу;

- сложить массу углерода и водорода (m(Н) + m(С));

- если масса углерода и водорода будет равна массе сгоревшего вещества, значит кислорода в нем нет, вещество имеет формулу С_хН_y:

-составляем соотношение между атомами углерода и водорода:

         х:y= ν(C): ν(Н)

-если не получаются целые значения, находим самое маленькое из них и делим на него, получая целое значение;

-если масса углерода и водорода будет меньше массы сгоревшего вещества, кислород есть;

-находим массу кислорода (m(О)=m(сгоревшего в-ва_-m(С)-m(Н)));

- находим количество кислорода (ν(О)=m(О)/16);

-составляем соотношение между атомами углерода, водорода и кислорода (С_хН_yО_z):

х:y:z= ν(С): ν(Н): ν(О)

-если получаются дробные значения, находим самое маленькое число  и, деля на него все значения (ν) получаем целочисленные значения.

Для решения задач по уравнению реакции необходимо знать общую формулу гомологического ряда.

Гомологический ряд	Общая формула	Молярная масса
Алканы	СnH2n+2	14n+2
Алкены, циклоалканы	СnH2n	14n
Алкины	СnH2n-2	14n-2
Алкадиены	СnH2n-2	14n-2
Арены	СnH2n-6	14n-6
Моногалогеналканы	СnH2n+1Гаl	14n+1+М(Гаl)
Дигалогеналканы	СnH2nГаl2	14n+2М(Гаl)
Одноатомные спирты	СnH2n+1ОН	14n+18
Двухатомные алифатические спирты	СnH2n(ОН)2	14n+34
Трехатомные алифатические спирты	СnH2n-1(ОН)3	14n+50
Альдегиды, кетоны	СnH2n+1ОН	14n+30
Предельные одноосновные карбоновые кислоты	СnH2n+1СООН	14n+46
Двухосновные карбоновые кислоты	СnH2n(COOH)2	14n+90
Простые эфиры	СnH2n+2O	14n+18
Сложные эфиры	СnН2nО2	14n+32
Первичные, вторичные, третичные амины	СnH2n+3N	14n+17
Аминокислоты, нитросоединения, сложные эфиры аминокислот с алканолами.	СnН2nNО2	14n+47

В большинстве задач на вывод молекулярной формулы необходимо проверить достоверность полученной формулы по относительной плотности или по ее молярной массе, если она дана или ее можно найти из данных задачи.

                                

Вывод молекулярной формулы вещества по продуктам  сгорания.

Задача 1. При полном сгорании 4,6 г газообразного органического вещества получено 8,8 г СО₂ и 5,4 г Н₂О. Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 1,589. Определите молекулярную формулу вещества и дайте названия всем его изомерам.

Решение.       в-во+ О₂→ СО₂+Н₂О

в состав сгораемого вещества обязательно входят углерод и водород, но возможно наличие кислорода. Поэтому, необходимо сделать проверку на кислород:

ν(СО₂)=m/M=8,8 г/44 г/моль=0,2 моль; ν(С)=0,2 моль;m(С)=2,4 г

ν(Н₂О)=m/M=5,4 г/18 г/моль=0,3 моль;  ν(Н)=0,6моль; m(Н)=0,6 г

m(C)+m(H)=2,4 г + 0,6 г=3 г

а вещества сгорело 4,6 г, следовательно, имеется кислород.

m(О)=4,6 г-3 г=1,6 г

ν(О)=1,6 г/16 г/моль=0,1моль

С_хН_yО_z      х:y:z= ν(C): ν(Н): ν(О)=0,2:0,6:0,1

Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая:         х:y:z= 2:6:1

С₂Н₆О-простейшая формула.

D(воздуху)=M(в-ва)/М(воздуха)

М (в-ва)= D(воздуху)×М(воздуха)=1,589×29 г/моль=46 г/моль

M(С₂Н₆О)=12×2+6+16=46 г/моль,

что соответствует действительности.

Ответ: С₂Н₆О. Это либо этиловый спирт, либо диметиловый эфир.

Задача 2. При сгорании углеводорода получено 0,2 моль СО₂ и 0,2 моль Н₂О. Определите молекулярную формулу углеводорода, если известно, что 3,64 г этого вещества занимают объем 1,456 л (н.у.).

Решение. С_хН_y + (х+0,25y)О₂→ хСО₂ +0,5yН₂О

(здесь конкретно указано, что горит углеводород).

х,y- коэффициенты перед формулами веществ в правой части - это индексы при углероде и водороде в сгоревшем веществе.

ν(СО₂):ν(Н₂О)=х:0,5y (по уравнению), а на самом деле как 0,2:0,2 (по условию)

ν(СО₂): ν(Н₂О)=х:0,5y =0,2:0,2

0,2х=0,1y,  х=0,5y (1)

Раз имеется два неизвестных, то должна быть система уравнений. Второе уравнение даст молярная масса вещества:

m=М× ν    V=V_m× ν

Через объем найдем количество углеводорода, а затем его молярную массу:

ν= V/V_m=1,456 л/22,4 л/моль=0,065 моль

M=m/ν=3,64 г/0,065 моль=56 г/моль

составляем уравнение:

12х+y=56

Вместо (х) подставляем его значение из уравнения (1)

12×0,5y+y=56

7y=56, y=8, х=4

Ответ: С₄Н₈

Задача 3. В состав вещества входят С,Н,О,S. При сжигании его навески массой 0,222 г были получены 0,396 г СО₂, 0,162 г Н₂О, а сера переведена в сульфат бария массой 0,3495 г. Относительная плотность паров вещества по водороду равна 74. Определить истинную формулу вещества.                                         

Решение: в-во+ О₂→ СО₂+Н₂О +SО_{2 (любое вещество, содержащее серу, дает при сгорании диоксид серы),}

SО₂→ ВаSО₄ (через какие реакции осуществлен данный переход - неважно, из сульфата бария надо найти массу и количества серы).

ν(СО₂)=m/M=0,396 г/44 г/моль=0,009 моль;ν(С)=0,009 моль; m(С)=0,108 г;

ν(Н₂О)=m/M=0,162 г/18 г/моль=0,009 моль;ν(Н)=0,018 моль;  m(Н)=0,018 г;

ν(ВаSО₄)=m/M=0,3495 г/233 г/моль=0,0015 моль; ν (S)=0,0015 моль; m(S)=0,048 г;

m(О)=0,222-0,108-0,018-0,048 г=0,048 г;

ν(О)=0,048 г/16 г/моль=0,003 моль;

С_хН_yО_zS_q      х:y:z:q= ν(C): ν(Н): ν(О): ν (S)=0,009:0,018:0,003:0,0015

Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая:         х:y:z:q= 6:12:2:1

С₆Н₁₂О₂S-простейшая формула.

D(по водороду)=M(в-ва)/М(Н₂)

М (в-ва)= D(по водороду)×М(Н₂)=74×2 г/моль=148 г/моль

M(С₆Н₁₂О₂S)=12×6+12+16×2+32=148 г/моль,

что соответствует действительности.

Ответ: С₆Н₁₂О₂S. 

Задача 4. При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 2,24 л (н.у.) углекислого газа, 1,8 г воды и 3,65 г хлороводорода. Установите формулу сгоревшего вещества, рассчитайте его объем и массу.                                  

Решение.   В задаче сказано, что вещество не содержит кислород, следовательно, оно состоит только из углерода, водорода и хлора:

С_хН_yCl_z + О₂→ СО₂ +Н₂О+ НCl

в этой задаче необходимо найти количество углерода, перешедшего в углекислый газ, количество водорода, перешедшего как в воду, так и в хлороводород, количество хлора из хлороводорода:

 х:y:z= ν (C): ν (Н): ν (Cl)

ν(СО₂)=V/V_m=2,24 л/22,4 л/моль=0,1 моль; ν(С)=0,1 моль;

ν (Н₂О)=m/M=1,8 г/18 г/моль=0,1 моль; ν (Н)=0,2 моль; 

ν (НCl)=m/M=3,65 г/36,5 г/моль=0,1 моль; ν (Cl)=0,1 моль;

ν (Н)=0,1 моль

ν (Н)_общее=0,1 моль+0,2 моль=0,3 моль

х:y:z= ν (C): ν (Н): ν (Cl)=0,1:0,3:0,1

Находим среди этих цифр самое маленькое и все делим на него, получая:         х:y:z= 1:3:1

СН₃Сl-истинная формула.

СН₃Сl+ 1,5О₂→ СО₂ +Н₂О+ НCl

Для нахождения массы и объема сгоревшего вещества, необходимо составить количественные соотношения между хлорметаном и любым продуктом реакции:

ν (СН₃Сl): ν (СО₂)=1:1 (по уравнению), ν (CН₃Сl)=0,1 моль

m(СН₃Сl)=М× ν =50,5 г/моль×0,1 моль=5,05 г

V(СН₃Сl)=V_m× ν =22,4 л/моль×0,1 моль=2,24 л

Ответ: СН₃Сl, m(СН₃Сl)=5,05 г, V(СН₃Сl)=2,24 л.

Задача 5. Неизвестное органическое вещество массой 0,4 г сожгли и продукты сгорания пропустили через трубку с безводным сульфатом меди (II) и сосуд, содержащий избыток баритовой воды. Масса трубки увеличилась на 0,36 г, в сосуде образовался осадок массой 5,91 г. Установить формулу вещества.    

Решение. в-во+ О₂→ СО₂+Н₂О

В состав сгораемого вещества обязательно входят углерод и водород, но возможно наличие кислорода. Поэтому  необходимо сделать проверку на кислород.

Масса трубки с сульфатом меди (II) увеличилась за счет поглощенной воды (CuSО₄ + nН₂О→CuSО₄×nН₂О), откуда делаем вывод, что масса выделившейся воды равна 0,36 г.

С баритовой водой (Ва(ОН)₂) взаимодействует СО₂):

Ва(ОН)₂+ СО₂→ВаСО₃↓+Н₂О

ν(ВаСО₃)=m/M=5,91 г/197 г/моль=0,03 моль;

ν(ВаСО₃): ν(СО₂)=1:1 (по уравнению), сл-но, ν(СО₂)=0,03 моль;

ν(С)=0,03 моль, m(С)=0,36 г

ν(Н₂О)=m/M=0,36 г/18 г/моль=0,02 моль; ν(Н)= 0,04 моль;

m(Н)=0,04 г

m(C)+m(H)=0,36+0,04=04 г

следовательно, кислорода нет.

С_хН_y      х:y= ν(C): ν(Н)=0,03:0,04 (можно умножить все на 100)

 х:y= 3:4

Ответ: С₃Н₄.

 

                                         Ответы.

1. С₂Н₅СООН    2. С₆Н₁₄О   3. СН₃ОН    4. С₄Н₈О₂     5. C₆H₅CH₂NH₂  

6. С₂Н₅NН₂      7. С₂Н₅NН₂      8. СН₃NН₂       9. С₃Н₈О   10.C₂H₄O₂           

11.С₈Н₁₆О       12. С₁₂Н₂₆       13. С₇Н₁₆, 2,2,3- триметилбутан, 74,56мл

14. С₃Н₆              15. С₄Н₈.     16. С₅Н₁₂      17. С₃Н₆     18. С₆Н₅NО₂

19. С₄Н₆.     20. СН₃NН₂.     21. (C₇H₅O₂Na).     22. C₄H₄O₆NaK

23. С₃Н₅О₂Nа   24. КNаС₄Н₄О₆   25. СН₃СООNа     26. С₂Н₅ОNа

27. С₂Н₅ОNa  28. С₂Н₅СООNа   29. С₂Н₅ОNа  30. Са(СН₃СОО)₂

31. С₂Н₄Вr₂   32.  СНCl₃     33. С₂Н₅СI, 6,45г, 2,24л

34.С₃Н₇СI, 7,85г     35.СН₂F₂, 5,2г, 2,24л     36.С₂Н₅F, 2,24л, 4,8г                                                                                                                                                                                                          

37.С₂Н₄F₂    38. СН₃F, 4,48л, 6,8г     39.С₂Н₅F      40. С₆Н₄N₂

41.С₄Н₆        42. С₄Н₁₀       43. С₂Н₆      44. C₃H₄       45. С₂Н₆

46. С₆Н₁₄, 2,3- диметилбутан     47. С₃Н₆, 6,97*10^-23г    48. С₅Н₈ 

 49. СН₃NН₂    50. С₄Н₁₀     51.С₆Н₄Вr₂,орто, мета, пара

52. С₄Н₁₀      53. C₂H₅NO₂     54. Серин     55. С₃Н₈О    56. С₅Н₁₂О

57.NН₂СН₂СН₂ОН   58.С₈Н₁₀   59.С₄Н₈О.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1. При полном сгорании 4,6 г газообразного органического вещества получено 8,8 г СО₂ и 5,4 г Н₂О. Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 1,589. Определите молекулярную формулу вещества и дайте названия всем его изомерам.

Задача 2. При сгорании углеводорода получено 0,2 моль СО₂ и 0,2 моль Н₂О. Определите молекулярную формулу углеводорода, если известно, что 3,64 г этого вещества занимают объем 1,456 л (н.у.).

Задача 3. В состав вещества входят С,Н,О,S. При сжигании его навески массой 0,222 г были получены 0,396 г СО₂, 0,162 г Н₂О, а сера переведена в сульфат бария массой 0,3495 г. Относительная плотность паров вещества по водороду равна 74. Определить истинную формулу вещества.                                         

Задача 4. При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 2,24 л (н.у.) углекислого газа, 1,8 г воды и 3,65 г хлороводорода. Установите формулу сгоревшего вещества, рассчитайте его объем и массу.

Задача 5. Неизвестное органическое вещество массой 0,4 г сожгли и продукты сгорания пропустили через трубку с безводным сульфатом меди (II) и сосуд, содержащий избыток баритовой воды. Масса трубки увеличилась на 0,36 г, в сосуде образовался осадок массой 5,91 г. Установить формулу вещества.    

Задачи для самостоятельного решения.

1.При сжигании 3,7 г монофункционального органического вещества было получено 2,7 г воды и 3,36 л (н.у.) диоксида углерода. Какое это вещество,.

2. Относительная плотность паров органического соединения по гелию равна 25,5. При сжигании 15,3 г этого вещества образовалось 20,16 л (н.у.) углекислого газа и 18,9 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения. К каким классам органических соединений может относиться данное вещество?   

3.При полном сгорании 4,8 г органического вещества, плотность паров которого по водороду равна 16, получили 6,6 г диоксида углерода и 5,4 г воды. Каковы формула и названия этого вещества?                        

4.При полном сгорании 0,88 г органического соединения образовалось 896 мл СО₂ (н.у.) и 0,72 г воды. Выведите молекулярную формулу этого вещества, если плотность паров по водороду равна 44. Укажите, к каким классам может относиться это вещество.                      

5. При сжигании вещества массой 10,7 г получили 30,8 г углекислого газа, 8,1 г воды и 1,4 г азота. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 3,69. Определите молекулярную формулу вещества.

6.При сгорании 0,9 г газообразного органического вещества выделилось 0,896 л (н.у.) углекислого газа, 1,26 г воды и 0,224 л (н.у.) азота. Плотность газообразного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную формулу органического вещества и приведите одно из возможных названий.

7.При сгорании 0,45 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л углекислого газа, 0,63 г воды и 0,112 л азота.Объемы газов измерялись при нормальных условиях. Плотность газообразного вещества по азоту 1,607. Установите его молекулярную формулу и приведите одно из возможных названий этого соединения.

8.При полном сгорании 0,62 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л углекислого газа, 0,9 г воды и 0,224 л азота (объемы газов измерены при нормальных условиях). Плотность вещества по водороду 15,50. Установите его молекулярную формулу и назовите это соединение.

9.Сожгли 6 г вещества и получили 6,72 л углекислого газа (н.у.) и 7,2 г воды. Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 2,07. Определить молекулярную формулу вещества.

10.Относительная плотность паров органического вещества по водороду равна 30. При сжигании 24 г вещества образовались 35,2 г оксида углерода (IV) и 14,4 г воды. Определить молекулярную формулу  вещества. Составить уравнения реакций получения данного вещества в лаборатории и промышленности.       

11.Относительная плотность паров органического соединения по сернистому газу равна 2. При сжигании 19,2 г этого вещества образуется 52,8 г углекислого газа (н.у.) и 21,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения. К каким классам органических соединений оно может относиться? 

12.При сгорании вещества массой 8,5 г образовались оксид углерода (IV) массой 26,4 г и вода массой 11,7 г. Плотность паров вещества по воздуху равна 5,862. Определите формулу вещества.

13. Неизвестное вещество массой 0,2 г при сгорании в избытке кислорода образует 313,6 мл (н.у.) углекислого газа и 0,288 г воды. Выведите молекулярную формулу вещества, напишите структурную формулу одного из изомеров, в котором отсутствуют вторичные атомы углерода. Какой объем займет это вещество массой 51 г (пл.0,684 г/мл)?                     

14. Органическое вещество массой 1,875 г занимает объем 1 л (н.у.). При сжигании 4,2 г этого вещества образуется 13,2 г СО₂и 5,4 г Н₂О. Определить молекулярную формулу вещества.

15. При сгорании 2,8 г углеводорода получено 0,2 моль диоксида углерода и 0,2 моль воды.3,64 г этого вещества занимают объем 1,456 л (н.у.). Определить молекулярную формулу углеводорода.                        

16.При сгорании 0,72 г органического вещества образуется 0,05 моль углекислого газа и 0,06 моль воды. 0,1 г паров исходного вещества занимает объем 31 мл при нормальных условиях. Найдите молекулярную формулу вещества.

17.При сгорании 11,2 л газа выделилось 33,6 л углекислого газа и 27 г воды. 1 л газа при н.у. весит 1,875 г. Определить молекулярную формулу газа.

18.При сгорании 24,6 г вещества образовалось 26,88 л углекислого газа (н.у.), 9 мл воды и 2,24 л азота (н.у.). Один литр паров этого вещества при н.у. имеет массу 5,491 г. Найти формулу вещества.

19. 27 г органического вещества при н.у. занимают объем 11,2 л. При сжигании 21,6 г этого вещества образуется 35,84 л углекислого газа (н.у.) и 21,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического вещества. К каким классам органических веществ оно может относиться?

20.При сгорании 0,31 г газообразного органического вещества выделилось 0,224 л (н.у.) углекислого газа, 0,112 л азота (н.у.) и 0,45 г воды. Плотность вещества 1,384 г/л (н.у.). Установите молекулярную формулу этого соединения и назовите его.

21.При сжигании 5,76 г вещества образовалось 2,12 г карбоната натрия, 5,824 л углекислого газа (н.у.) и 1,8 г воды. Определить формулу вещества.                                                               

22.При сжигании 12,6 г вещества образовалось 3,18 г карбоната натрия, 4,14 г карбоната калия, 4,032 л углекислого газа (н.у.) и 2,16 г воды. Определить молекулярную формулу вещества. 

23. При полном окислении 3,84 г органического соединения получено 2,24 л (н.у.) углекислого газа,1,8 мл воды и 0,02 моль карбоната натрия. Какова формула и название соединения                         

24.При сжигании 6,3 г неизвестного вещества образовалось 1,59 г соды, 2,07 г поташа, 2,016 л углекислого газа (н.у.) и 1,08 г воды. Определить молекулярную формулу вещества.    

25. При сжигании 8,2 г вещества получено 5,3 г карбоната натрия, 3,36 л (н.у.) углекислого газа и 2,7 г воды. Определить молекулярную формулу вещества.

26. При окислении 6,8 г органического вещества было получено 5,3 г карбоната натрия, 3,38 л углекислого газа (н.у.) и 4,5 г воды. Установите формулу неизвестного вещества.

27.При окислении 10,2 г органического вещества было получено 7,95 г карбоната натрия, 5,04 л углекислого газа (н.у.) и 6,75 г воды. Установить формулу вещества.

28.При полном окислении 3,84 г органического вещества было получено 2,24 л углекислого газа (н.у.), 1,8 г воды и 2,12 г карбоната натрия. Установить молекулярную формулу вещества.                        

29. При полном окислении 20,4 г органического вещества было получено 15,9 г карбоната натрия, 19,8 г углекислого газа и 13,5 г воды. Выведите молекулярную формулу органического вещества.

30. При прокаливании на воздухе из 0,395 г некоторого вещества получили 0,140 г оксида кальция; из 0,948 г этого же вещества-537,6 мл (н.у.) углекислого газа, а из 0,869 г этого же вещества-0,297 г воды. Найдите формулу соединения.

31.При полном сгорании 3,76 г органического бромосодержащего вещества получилось 1,76 г СО₂ и 0,72 г воды. После поглощения всего брома, содержащегося в данном количестве вещества, в бромид серебра, получено 7,57 г осадка. Плотность паров по водороду равна 94. Определить молекулярную формулу вещества.

32. Вещество состоит из углерода, водорода и хлора. При сжигании 0,956 г его получено 0,352 г углекислого газа и 0,072 г воды. Молекулярная масса вещества 119,5. Найти формулу вещества.  Дать ему название.                                                                       

33. При сгорании бескислородного органического вещества выделилось 4,48 л (н.у.) углекислого газа, 3,6 г воды и 3,65 г хлороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего соединения, рассчитайте его объем и массу. 

34.При сгорании газообразного органического вещества выделилось 6,72 л (н.у.) углекислого газа, 5,4 г воды и 3,65 г хлороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего вещества, рассчитайте его массу и приведите одно из возможных названий.                                                                       

35. При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 2,24 л (н.у.) углекислого газа и 4 г фтороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего соединения, рассчитайте его массу и объем.