Определение молекулярной формулы веществ по массовым долям элементов
Цели: Знать понятие массовая доля, относительная плотность газов.
Уметь находить массовые доли, определять формулы веществ по массовым долям.
План
1. Массовые доли элементов в веществе
2. Относительная плотность газов
3. Решение задач
4. Домашнее задание
5. Массовые доли элементов в веществе
Массовая доля элемента определяется отношением массы элемента к
Относительной молекулярной массе вещества w = Аr Э*i/М в-ва
Массовая доля элемента часто выражается в процентах, тогда формула для массовой доли элемента будет выглядеть следующим образом:
w % = Аr Э*i/М в-ва * 100%
Сумма всех массовых долей элементов образующих данное вещество равна единице или 100%.
W1+W2+W3+W4=1 или W1%+W2%+W3%+W4%=100%
Если массовая доля одного из элементов не известна её можно определить как разницу между единицей (100%) и суммой известных массовых долей.
W3 = 1- (W1+W2+W4) W3%= 100% - (W1%+W2%+ W4%)
Алгоритм решения задач.
Обозначим в формуле вещества количество атомов при помощи индексов x,y,z, и т.д. по числу элементов в молекуле.
2. Если в условии не дана массовая доля одного из элементов, определяем её по разности 100% минус массовые доли всех остальных элементов.
Находим отношения индексов x:y:z, которое является отношением частных от деления массовой доли элемента на его относительную атомную массу. Привести частные от деления к отношению целых чисел. Определить простейшую формулу вещества.
x:y:z=w1% /Аr1: w2% /Аr2: w3% /Аr3
4. Если относительная молекулярная масса не дана, находим её по условию задачи. Д(Н2)= Мг(в-ва)/ Д(Н2); Мг(в-ва)= Д(О2)* Мг(О2);
Мг(в-ва)= Д(возд.)* Мг(возд.); М= ρ г/л*22,4л …
Сравни относительную молярную массу простейшей формулы вещества с истиной, найденной по условию задачи. Отношение этих масс даёт число, на которое надо умножить индексы в простейшей формуле.
Молярную массу вещества.
Она задается в задачах:__
Соотношение числа атомов элементов в молекуле.
Оно задается: ___
1)в готовом виде
1) указанием класса вещества;
2)через плотность (М = ρ *Vm)
2)через массовые доли элементов в веществе; ______
3)через Dr2 (Г1) (М (Г1)= Dr* М(Г2))
3) через мольные доли элементов в веществе;
4) через соотношение m и V m\M=V\Vm
4) через количество продуктов
реакции, в которой участвует искомое вещество, например
продукты сгорания.
Задача: Плотность углеводорода по кислороду 1,75 массовая доля водорода в нём 14,3%. Определите молекулярную формулу углеводорода.
Дано:
Решение:
СxHy
2) w(С) = 100% - 14,3% = 85,7% х: у = w(С)/ Аr (C): w(Н)/ Аr (Н)
D(О2) =1,75
х: у = 85,7/12: 14,3/1 х: у = 7,14: 14,3 х: у = 1: 2
w(Н) = 14,3%
3) Простейшая формула – СН2 Мr (СН2) =12 +1*2 =14
Найти: СxHy -?
4) Мr (СхНу =D(О2) *Мr(О2) =1,75 * 32 = 56
5) 56: 14 = 4 => формула вещества С4Н8 - это бутен
6) Мr (С4Н8) = 12* 4 + 1 * 8 = 56 Задача решена верно.
Ответ: С4Н8 - бутен
Пример 2: Элементный состав вещества следующий: массовая доля элемента железа 0,7241 (или 72,41 %), массовая доля кислорода 0,2759 (или 27,59 %). Выведите химическую формулу.
Решение:
Находим отношение числа атомов:
Fe: O → 72,41/56: 27,59/16 ≈ 1,29: 1,72.
Меньшее число принимаем за единицу (делим на наименьшее число в данном случае оно 1,29) и находим следующее отношение:
Fe:O ≈ 1:1,33.
Так как должно быть целое число атомов, то это отношение приводим к целым числам:
Fe:O = 3:3,99 ≈ 3:4.
Ответ: химическая формула данного вещества Fe3O4.
Алгоритм решения задач.
Обозначим число атомов элементов искомого типа (устно): через х,y,z
2. Приравняем отношение чисел атомов элементов отношению атомных факторов: х: у: z… = a%/A1: b% / А2 : с% /А3..., Где A1, А2, А3 - атомные массы элементов.
Находим простейшую формулу и значение относительной молекулярной массы.
4. Определяем относительную молекулярную массу искомого вещества по плотности (М = 2DН2; М = 29Dвоздуха или М= ρ г/л*22,4л).
Узнаем, во сколько раз для получения истиной формулы надо увеличить число атомов простейшей формулы.
Находим молекулярную формулу вещества.
Пример 3:
1. Найдите формулу алкена если его плотность по водороду равна 21. Постройте его структурную формулу, назовите.
Молярная масса задаётся через относительную плотность по водороду
Дано:
М(СnH2n) = DН2 * М(Н2) М(СnH2n) =21*2 = 42
DН2 (СnH2n) = 21
2. Соотношение числа атомов элементов через указание класса вещества. Алкены имеют формулу СnH2n
3. Выразим М алкена в общем виде: М (СnH2n) =12n + 2n
Найти n –?
4. Составим уравнение 14 n = 42 n = 3
Ответ: С3Н6 – пропен структурная формула:
Определение брутто-формулы соединения
Для определения брутто-формулы химического соединения используют данные его качественного элементного анализа. Это осуществляется в следующей последовательности.
Последовательность действий
1. Проводим качественней анализ
Обнаружены: углерод, водород, вещества
2. Проводим количественный элементный анализ вещества
Навеска вещества:0,047г. Найдено:0,132г. углекислого газа (гравиметрическим методом) 0,027г. воды
1. Рассчитываем процентное содержание в навеске всех составляющих элементов
76,6 мас. % С
6,4 мае. % Н
17,0 мае. % О
4. Рассчитываем соотношение атомов в формуле
С: 76,6/12 Н: 6,4/1 О: 17/16 атомов в формуле С: 6,38 Н: 6,40 О:1,06
С6n Н6n Оn или (С6 Н6 O)n
5. Определяем относительную молекулярную массу (Например, по Майеру)
Навеска вещества:0,141г. Найденный объём при нормальных условиях: 35,4мл составляем порцию
0,141г -0,035,4 л
Мг – 22,4 л
Молекулярная масса: 89
6. Составляем формулу соединения
Исходя из найденных
молекулярной массы и
соотношения атомов
(С6 Н6 O)n
При n = 1 молекулярная масса 94
При n= 2 молекулярная масса 188
При = 3 молекулярная масса 282
Экспериментально найденная величина 89 позволяет считать что n= 1.
1. Формулируем результат
Исследуемое вещество имеет формулу С6 Н6 О
Задачи для самостоятельного решения:
1. Определите простейшую формулу углеводорода массовая доля углерода в котором 80%
2. Определите простейшую формулу соединения, массовые доли натрия, серы и кислорода, в которой соответственно равны: 29,11; 40,51; 30,38%
3. Массовая доля фосфора в одном из его оксидов равна 56,4%. Плотность паров этого вещества по кислороду равна 6,875. Установите молекулярную формулу вещества.
4. Найдите молекулярную формулу вещества, содержащего по массе 5,88% водорода и 94,12% серы. Плотность вещества при (н.у.) равна 1,518г/л
5. Найдите молекулярную формулу вещества, содержащего по массе 30,43% азота и 69,57% кислорода. Плотность вещества при (н.у.) равна 2,054 г/л.г/л
6. Углеводород содержит 82,76% углерода. Определите его молекулярную формулу, учитывая, что плотность по воздуху равна 2.
7. Углеводород, плотность которого по водороду равна 39, содержит 92,31 % углерода. Найдите его молекулярную формулу.
8. Массовые доли углерода, водорода, кислорода соответственно равны 64,9%, 21,6%, 13, 5 %. Выведите формулу вещества. Постройте и назовите его изомеры.