IV. Вывод формул органических веществ по общим формулам.

I. Вывод формул веществ по массовым долям элементов.

 

1.Написать формулу вещества, обозначив индексы через x, y, z.

2.Если неизвестна массовая доля одного из элементов, то её находят, отняв от

100 % известные массовые доли.

3. Найти соотношение индексов, для этого массовую долю каждого элемента (лучше в %) разделить на его атомную массу (округлить до тысячных долей)

x: y: z = ω₁ / Ar₁: ω₂ / Ar₂: ω₃ / Ar₃

4. Полученные числа привести к целым. Для этого разделить их на наименьшее из полученных чисел. При необходимости (если опять получилось дробное число) после этого домножить до целого числа на 2, 3, 4 ….

5. Получится простейшая формула. Для большинства неорганических веществ она совпадает с истинной, для органических, наоборот, не совпадает.

Задача № 1.

Определить формулу вторичного амина, массовые доли углерода, водорода и азота, в котором составляют 61; 15,3 и 23,7 % соответственно.

Задача № 2.

Массовая доля углерода в диеновом углеводороде составляет 88,89 %. Найти молекулярную формулу диена.

 

II. Вывод формул веществ по массовым долям элементов и данным для нахождения истинной молярной массы (плотности, массе и объёму газа или относительной плотности).

 

1. Найти истинную молярную массу:

 

o если известна плотность:

r = m / V = M / V _m Þ M = r ∙ V _m = r _г/л ∙ 22,4 _л/моль

· если известна масса и объём газа, молярную массу можно найти двумя способами:

- через плотность r = m / V, M = r ∙ Vm;

- через количество вещества: n = V / Vm, M = m / n.

· если известна относительная плотность первого газа по другому:

D ₂¹ = M ₁ / M ₂ Þ M ₁ = D ₂ ∙ M ₂

M = D _H2 ∙ 2 M = D _O2 ∙ 32

M = D _{возд .} ∙ 29 M = D _N2 ∙ 28 и т.д.

 

2. Найти простейшую формулу вещества (см. предыдущий алгоритм) и его молярную массу.

3. Сравнить истинную молярную массу вещества с простейшей и увеличить индексы в нужное число раз.

Задача № 3.

Определить молекулярную формулу амина, массовые доли углерода, азота и водорода в котором составляют 38,7; 45,15 и 16,15 % соответственно. Относительная плотность его паров по воздуху равна 1,069.

Задача № 4.

Определите формулу углеводорода, массовая доля водорода в котором составляет 14,3 %. Относительная плотность этого вещества по водороду равна 21.

 

III. Вывод формул веществ по продуктам сгорания.

 

1. Проанализировать состав продуктов сгорания и сделать вывод о качественном составе сгоревшего вещества:

Н₂О ® Н, СО₂ ® С, SO₂ ® S, P₂O₅ ® P, Na₂CO₃ ® Na, C; HCl ® H, Cl

Наличие кислорода в веществе требует проверки. Обозначить индексы в формуле через x, y, z. Например: С_х Н_у О_z (?).

2. Найти количества веществ продуктов сгорания по формулам:

n = m / M и n = V / V_m

3. Найти количества элементов, содержавшихся в сгоревшем веществе.

Например:

n (С) = n(СО₂), n(Н) = 2 ∙ n(Н₂О), n(Na) = 2 ∙ n(Na₂CO₃), n(C) = n(Na₂CO₃) и т.д.

4. Если сгорело вещество неизвестного состава, то обязательно нужно проверить, содержался ли в нём кислород. Например: C_x, H_y, O_z (?),

m(O) = m _{в – ва} – (m(C) + m(H)

Предварительно нужно найти: m(C) = n(C) ∙ 12 _{г / моль,} m(H) = n(H) ∙ 1 _{г / моль}

Если кислород содержался, найти его количество: n(О) = m(O) / 16 _{г / моль}

5. Найти соотношения индексов по соотношению количеств элементов. Например:

x: y: z = n(С): n(Н): n(О)

Числа привести к целым, разделив их наименьшее.

6. Если известны данные для нахождения истинной молярной массы вещества, найти её по формулам: M = r ∙ V_m, M₁ = D₂ ∙ M₂

7. Написать простейшую формулу и найти её молярную массу. Сравнить истинную молярную массу с простейшей и увеличить индексы в нужное число раз.

 

Задача № 5.

При полном сгорании органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 4,48 л (н.у.) углекислого газа, 1.8 г воды и 4 г фтороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего соединения.

Задача № 6.

При сгорании 0,62 г газообразного органического вещества выделилось 0,448 л углекислого газа, 0,9 г воды и 0.224 л азота (объёмы газов измерены при н. у.). Плотность вещества по водороду 15,50. Установите его молекулярную формулу.

IV. Вывод формул органических веществ по общим формулам.

 

Органические вещества образуют гомологические ряды, которые имеют общие формулы.

Это позволяет:

· выражать молярную массу через число n

M(C _n H _{2n + 2}) = 12 ∙ n + 1 ∙ (2n +2) = 14n + 2;

· приравнивать молярную массу, выраженную через n, к истинной молярной массе и находить n.

· составлять уравнения реакций в общем виде и производить по ним вычисления.

При решении таких задач нужно знать и использовать общие формулы гомологических рядов:

 

1. алканы – С _n H _{2n + 2}

2. алкены и циклоалканы – C _n H _2n

3. алкины и алкадиены – C _n H _{2n – 2}

4. арены – C _n H _{2n – 6}

5. моногалогеналканы – C _n H _{2n + 1} Г

6. дигалогеналканы – C _n H _2n Г ₂

7. фенолы – C _n H _{2n – 7} OH

8. предельные одноатомные спирты – C _n H _{2n + 1} OH, R – COH

9. альдегиды – C _n H _{2n + 1} COH, R – COH

10. предельные карбоновые кислоты – C _n H _{2n + 1} COOH, R – COOH

11. сложные эфиры – R ₁ – COOR ₂

12. первичные амины – C _n H _{2n + 1} NH ₂, R – NH ₂

вторичные амины – R ₁ – NH – R ₂

третичные амины – R ₁ – N – R ₂

R ₃

14. аминокислоты – C _n H _2n (NH ₂)COOH

Задача № 7.

Пары одного из монобромалканов в 68,5 раз тяжелее водорода. Найти формулу монобромалкана.