Задания 34 (C5). Нахождение формулы органического вещества
2С297B
В результате сплавления натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия массой 4,8 г получили карбонат натрия и газообразное органическое вещество массой 3,6 г. Определите молекулярную формулу полученного газообразного соединения.
РешениеОтвет: C2H6
Пояснение:
Сплавление одноосновной натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия протекает по реакции:
R-COONa + NaOH = RH↑ + Na2CO3
Пусть x г/моль – молярная масса радикала R натриевой соли карбоновой кислоты.
Поскольку по уравнению реакции:
ν(R-COONa) = ν (NaOH) = ν (RH) = ν (Na2CO3), то
m(NaOH)/M(NaOH) = m(RH)/M(RH)
Молярные массы гидроксида натрия и газообразного углеводорода:
M(NaOH) = 40 г/моль, M(RH) = (x + 1) г/моль.
Имеем:
4,8 г/40 г/моль = 3,6 г/(x + 1) г/моль.
Отсюда:
x = 29 г/моль.
Обозначим радикал R как CnH2n+1, тогда
M(R) = M(CnH2n+1) = (14n + 1) г/моль, n = 2.
Газообразным органическим соединением, выделяющимся при сплавлении натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия, является этан - C2H6.
4DB77A
При полном сжигании вещества, не содержащего кислорода, образуется азот и вода. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 16. Объем необходимого на сжигание кислорода равен объему выделившегося азота. Определите общую формулу соединения и истинную формулу вещества.
РешениеОтвет: N2H4; H2N-NH2
Пояснение:
Поскольку азотсодержащее соединение не содержит кислород, реакция его горения протекает по схеме:
NxHy + y/4 O2 → x/2 N2↑ + y/2 H2O
Молярную массу этого азотсодержащего соединения вычисляем по формуле:
M(NxHy) = DH2 . M(H2), где DH2 – плотность этого вещества по водорода, M(H2) – молярная масса водорода [г/моль].
Следовательно,
M(NxHy) = DH2 . M(H2) = 16 . 2 г/моль = 32 г/моль
Так как объем необходимого на сжигание кислорода равен объему выделившегося азота V(NxHy) = V(N2), то ν(NxHy) = ν(N2).
Следовательно, y/4 = x/2, y = 2x.
Простейшая формула азотсодержащего соединения NH2. Этой простейшей формуле соответствует молекула гидразина N2H4 (NH2-NH2) – бесцветная гигроскопичная жидкость с неприятным запахом.
23BE20
Установите молекулярную формулу алкена и продукта взаимодействия его с 1 моль бромоводорода, если это монобромпроизводное имеет относительную плотность по воздуху 4,24. Укажите название одного изомера исходного алкена.
РешениеОтвет: C3H6 – пропилен, изомер - циклопропан
Пояснение:
Общая молекулярная формула алкенов – CnH2n.
Реакция взаимодействия алкена с бромоводородом:
CnH2n + HBr → CnH2n+1Br
Поскольку ν(CnH2n) = ν(HBr) = ν(CnH2n+1Br),
следовательно, ν(CnH2n) = ν(CnH2n+1Br) = 1 моль
Молярную массу алкена вычисляем по формуле:
M(CnH2n+1Br) = Dвозд . M(возд), где Dвозд – плотность алкена по воздуху, M(возд.) = 29 г/моль – молярная масса воздуха
M(CnH2n+1Br) = Dвозд . M(возд) = 4,24 . 29 г/моль = 123 г/моль
Молярную массу монобромпроизводного можно представить в виде:
M(CnH2n+1Br) = 14n + 1+ 80 = 123 г/моль, где n – количество атомов углерода в алкене.
Отсюда n = 3.
Искомым алкеном является пропилен – C3H6.
Изомером пропилена является циклопропан.
20D44C
При сгорании 9 г предельного вторичного амина выделилось 2,24 л азота и 8,96 л углекислого газа. Определите молекулярную формулу амина.
РешениеОтвет: C2H7N, диметиламин CH3-NH-CH3
Пояснение:
Общая молекулярная формула предельных аминов – CnH2n+3N.
Горение предельного вторичного амина протекает по реакции:
2CnH2n+3N + (6n+3)/2 O2 → 2nCO2↑ + N2↑ + (2n+3)H2O
Найдем количества азота и углекислого газа:
ν(N2) = V(N2)/Vm = 2,24 л/22,4 л/моль = 0,1 моль, следовательно, ν(N) = 2ν(N2) = 0,2 моль и m(N) = 0,2 моль . 14 г/моль = 2,8 г
ν(CO2) = ν(C) = V(CO2)/Vm = 8,96 л/22,4 л/моль = 0,4 моль и m(C) = 0,4 моль . 12 г/моль = 4,8 г
Масса и количество водорода в молекуле амина равны:
m(H) = 9 г − 4,8 г − 2,8 г = 1,4 г; ν(H) = m(H)/M(H) = 1,4 г/1г/моль = 1,4 моль;
ν(H2O) = 1/2ν(H) = 0,7 моль
Из уравнения реакции следует, что при сгорании 2 молей CnH2n+3N образуется 2n молей. CO2 , 1 моль N2 и (2n+3) моль H2O
Пусть x моль – количество прореагировавшего амина, тогда по пропорции:
(2n+3) моль H2O | 0,7 моль |
2n моль CO2 | 0,4 моль |
1 моль N2 | 0,1 моль |
2 моль CnH2n+3N | x моль |
Отсюда x = 0,2 моль, n = 2, таким образом молекулярная формула искомого амина C2H7N, т.е. это диметиламин CH3-NH-CH3.
AF2472
При взаимодействии 11,6 г предельного альдегида с избытком гидроксида меди (II) при нагревании образовался осадок массой 28,8 г. Выведите молекулярную формулу альдегида.
РешениеОтвет: C3H6O (пропаналь)
Пояснение:
Предельный альдегид окисляется гидроксидом меди (II) до карбоновой кислоты, в результате реакции выпадает осадок Cu2O красного цвета:
CnH2nO + 2Cu(OH)2 → CnH2nO2 + Cu2O↓ + 2H2O
Вычислим количество образовавшегося осадка Cu2O:
υ(Cu2O) = m(Cu2O)/M(Cu2O) = 28,8 г/144 г/моль = 0,2 моль
По уравнению реакции ν(Cu2O) = ν(CnH2nO), следовательно, ν(CnH2nO) = 0,2 моль
Вычислим молярную массу предельного альдегида:
M(CnH2nO) = m(CnH2nO)/υ(CnH2nO) = 11,6 г/0,2 моль = 58 г/моль
Молярную массу представим в виде:
M(CnH2nO) = 14n + 16 г/моль,
отсюда n = 3, то есть молекулярная формула искомого альдегида C3H6O. Данной молекулярной формуле может соответствовать только альдегид, имеющий строение CH3-CH2-C(O)H (пропаналь)
48FF65
Установите молекулярную формулу предельного третичного амина, содержащего 23,73% азота по массе.
РешениеОтвет: C3H9N (триметиламин)
Пояснение:
Общая молекулярная формула предельного токсичного амина – CnH2n+3N.
Относительная молекулярная масса третичного амина равна:
Mr(CnH2n+3N) = 12n + 2n + 3 + 14 = 14n + 17
Формула для расчета массовой доли азота в молекуле:
w(N) = Ar(N)/Mr(CnH2n+3N), где w(N) – массовая доля азота в молекуле
В условиях данной задачи
0,2373 = 14/(14n + 17), отсюда n = 3
Молекулярная формула предельного третичного амина – C3H9N (триметиламин).
8CFACF
При сгорании 4,48 л (н.у.) газообразного органического вещества получили 35,2 г углекислого газа и 10,8 мл воды. Плотность этого вещества составляет 2,41 г/л (н.у.). Известно также, что это вещество не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, а при реакции его с избытком бромной воды происходит присоединение атомов брома только ко вторичным атомам углерода.
1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;
2) запишите молекулярную формулу органического вещества;
3) составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
4) напишите уравнения реакции этого вещества с избытком бромной воды.
РешениеОтвет:
- 1. CxHy, x=4, y=6
- 2. C4H6
- 3. CH3-C≡C-CH3
- 4. CH3-C≡C-CH3 + 2Br2(водн.) → CH3-CBr2-CBr2-CH3
Пояснение:
D9D199
При сгорании 18,8 г органического вещества получили 26,88 л (н.у.) углекислого газа и 10,8 мл воды. Известно, что это вещество реагирует как с гидроксидом натрия, так и с бромной водой.
На основании данных условия задачи:
1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;
2) запишите молекулярную формулу органического вещества;
3) составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
4) напишите уравнение реакции данного вещества с бромной водой.
РешениеОтвет:
- CxHyOz, x=6, y=6, z=1
- C6H6O
- Структурная формула вещества:
- Уравнение реакции с бромной водой:
Пояснение:
1) Вычислим количества углекислого газа и воды, образующихся при горении органического вещества:
Вычислим массы углерода и водорода, входящих в состав органического вещества:
Поскольку вещество реагирует с гидроксидом натрия и с бромной водой, это говорит о наличии кратных связей и атомов кислорода в молекуле.
Вычислим массу и количество вещества кислорода, входящего в состав органического вещества:
Запишем формулу органического вещества в виде CxHyOz, тогда:
3) Структурная формула вещества:
4) Уравнение взаимодействия с бромной водой:
D9D199
При сгорании 17,5 г органического вещества получили 28 л (н.у.) углекислого газа и 22,5 мл воды. Плотность паров этого вещества (н.у.) составляет 3,125 г/л. Известно также, что это вещество было получено в результате дегидратации третичного спирта.
На основании данных условия задачи:
1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;.
2) запишите молекулярную формулу органического вещества;.
3) составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;.
4) напишите уравнение реакции получения данного вещества дегидратацией соответствующего третичного спирта.
РешениеОтвет:
- CxHy, x=5, y=10
- C5H10
- CH3-C(CH3)=CH-CH3 – 2-метилбутен-2
- Уравнение реакции дегидратации:
Пояснение:
1) Вычислим количества углекислого газа и воды, образующихся при горении органического вещества:
Вычислим молярную массу и количество органического вещества и массы входящих в него углерода и водорода:
Так как , то молекула органического вещества состоит только из атомов углерода и водорода.
Представим формулу орг. вещества в виде CxHy, тогда реакция горения выглядит следующим образом:
x : y = 1,25 : 2,5 = 1 : 2
При горении 0,25 моль органического вещества образуется 1,25 моль CO2 и 1,25 моль H2O. Исходя из пропорции, при горении 1 моль органического вещества образуется 5 моль CO2 и 5 моль H2O. Отсюда x = 5, y = 10.
2) Следовательно, молекулярная формула вещества – C5H10
3) Так как это вещество может быть получено дегидратацией третичного спирта, то это – 2-метилбутен-2.
Структурная формула 2-метилбутена -2
4) 2-метилбутен-2 можно получить дегидратацией третичного спирта – 2-метилбутанола-2:
6C992B
Некоторое органическое соединение содержит 40,0% углерода и 53,3% кислорода по массе. Известно, что это соединение реагирует с оксидом меди (II).
На основании данных условия задачи:
1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;
2) запишите молекулярную формулу органического вещества;
3) составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
4) напишите уравнение реакции этого вещества с оксидом меди (II).
РешениеОтвет:
- 1. CxHyOz, z = 2, x = 2, y = 4
- 2. C2H4O2
- 3. CH3COOH
- 4. 2CH3COOH + CuO → (CH3COO)2Cu + H2O
Пояснение:
1) Запишем данное органическое соединение в виде CxHyOz.
Вычислим процентное содержание содержащегося в нем водорода:
, тогда
Поскольку соединение реагирует с оксидом меди(II), оно может принадлежать либо к классу спиртов, либо к классу карбоновых кислот.
Если z = 1, то x = 1, y = 2 и молекулярная формула органического соединения - CH2O, что соответствует формуле молекулы формальдегида. Однако альдегиды не реагируют с CuO.
Если z = 2, то x = 2, y = 4 и молекулярная формула органического соединения - C2H4O2, что соответствует формуле молекулы уксусной кислоты.
2) C2H4O2 – молекулярная формула уксусной кислоты
3) CH3COOH – структурная формула уксусной кислоты (класс карбоновых кислот)
4) Взаимодействие уксусной кислоты с оксидом меди (II) с образованием ацетата меди (II) и воды:
2CH3COOH + CuO → (CH3COO)2Cu + H2O
28F5A4
Некоторое органическое соединение содержит 69,6% кислорода по массе. Молярная масса этого соединения в 1,586 раза больше молярной массы воздуха. Известно также, что это вещество способно вступать в реакцию этерификации с пропанолом-2.
На основании данных условия задачи:
1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;
2) запишите молекулярную формулу органического вещества;
3) составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
4) напишите уравнение реакции этого вещества с пропанолом-2.
РешениеОтвет:
- CnH2nO2, n = 1
- CH2O2
- HCOOH – структурная формула муравьиной килоты
Пояснение:
1) Так как данное органическое соединение вступает в реакцию этерификации со спиртом, следовательно, оно относится к классу карбоновых кислот.
Вычислим молярную массу этого вещества:
, следовательно,
Так как соединение принадлежит к классу карбоновых кислот, его молекулярная формула – CnH2nO2. Представим относительную молекулярную массу карбоновой кислоты в виде:
, тогда
или ,
отсюда n = 1.
2) CH2O2
3) HCOOH – структурная формула муравьиной кислоты
4) Реакция этерификации муравьиной кислоты с изопропанолом протекает с образованием изопропилформиата и воды:
93F837
Предельный одноатомный спирт обработали хлороводородом. В результате реакции получили галогенопроизводное массой 39,94 г и 6,75 г воды. Определите молекулярную формулу исходного спирта.
РешениеОтвет: C5H12O
Пояснение:
Запишем формулу предельного одноатомного спирта в виде CnH2n+1OH.
При взаимодействии этого спирта с хлороводородом образуется хлоралкан и вода:
CnH2n+1OH + HCl → CnH2n+1Cl + H2O
Вычислим количество образующейся воды:
По уравнению реакции , следовательно,
Вычислим молярную массу хлорпроизводного:
Представим относительную молекулярную массу хлорпроизводного в виде:
, тогда
Отсюда n=5
Молекулярная формула предельного одноатомного спирта – C5H12O.
FD2A62
В результате сплавления натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия получено 46,64 г карбоната натрия и газообразное органическое вещество массой 19,36 г. Определите молекулярную формулу полученного газообразного соединения.
РешениеОтвет: C3H8
Пояснение:
При сплавлении натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия образуются алкан и карбонат натрия:
R-COONa + NaOH → R-H↑ + Na2CO3
Вычислим количество вещества образующегося карбоната натрия:
По уравнению реакции ν(Na2CO3) = ν(R-H), следовательно, ν(R-H) = 0,44 моль
Запишем формулу алкана RH в виде CnH2n+2, тогда
M(CnH2n+2) = 14n + 2 = 44 г/моль, Mr(CnH2n+2) = 14n + 2 = 44
Отсюда n = 3
Газообразным органическим веществом является пропан.
Молекулярная формула органического соединения - C3H8.
2C297B
В результате сплавления натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия массой 4,8 г получили карбонат натрия и газообразное органическое вещество массой 3,6 г. Определите молекулярную формулу полученного газообразного соединения.
РешениеОтвет: C2H6
Пояснение:
Данная задача очень похожа на предыдущую (№FD2A62 ).
При сплавлении натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия образуются алкан и карбонат натрия:
R-COONa + NaOH → R-H↑ + Na2CO3
Вычислим количество вещества гидроксида натрия:
По уравнению реакции ν(NaOH) = ν(R-H), следовательно, ν(R-H) = 0,12 моль
Запишем формулу алкана RH в виде CnH2n+2, тогда
M(CnH2n+2) = 14n + 2 = 30 г/моль, Mr(CnH2n+2) = 14n + 2 = 30
Отсюда n = 2
Газообразным органическим веществом является этан.
Молекулярная формула органического соединения – C2H6.
7C6695
При взаимодействии 8,96 л (н.у.) бромоводорода с равным объемом газообразного амина получено продукт массой 50,4 г. Определите молекулярную формулу амина.
РешениеОтвет: C2H7N
Пояснение:
Поскольку при взаимодействии амина с бромоводородом в соотношении 1:1 образуется только один продукт, это значит, что исходный амин является насыщенным. Уравнение реакции можно записать следующим образом:
CnH2n+3N + HBr → CnH2n+4NBr
Вычислим количество вещества HBr:
По уравнению реакции ν(CnH2n+3N) = ν(HBr) = ν(CnH2n+4NBr), следовательно, ν(CnH2n+4NBr) = 0,4 моль
Вычислим молярную и молекулярную массы соли:
M(CnH2n+4NBr) = 14n + 98 = 126 г/моль, Mr(CnH2n+4NBr) = 14n + 98 = 126
Отсюда n = 2
Молекулярная формула газообразного амина – C2H7N.
CEE1C9
В результате сплавления натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия получено 24,38 г карбоната натрия и газообразное органическое вещество массой 6,9 г. Определите молекулярную формулу полученного газообразного соединения.
РешениеОтвет: C2H6
Пояснение:
При сплавлении натриевой соли карбоновой кислоты с гидроксидом натрия образуются алкан и карбонат натрия:
R-COONa + NaOH → R-H↑ + Na2CO3
Вычислим количество вещества образующегося карбоната натрия:
По уравнению реакции ν(Na2CO3) = ν(R-H), следовательно, ν(R-H) = 0,23 моль
Запишем формулу алкана RH в виде CnH2n+2, тогда
M(CnH2n+2) = 14n + 2 = 30 г/моль, Mr(CnH2n+2) = 14n + 2 = 30
Отсюда n = 2
Газообразным органическим веществом является этан.
Молекулярная формула органического соединения – C2H6.
D977E1
Установите молекулярную формулу алкена, если известно, что в результате присоединения хлора к 1,008 л (н.у.) алкена образуется 5,09 г дихлорпроизводного.
РешениеОтвет: C3H6
Пояснение:
Реакция присоединения между алкеном и хлором протекает следующим образом:
CnH2n + Cl2 → CnH2nCl2
Вычислим количество вещества алкена:
По уравнению реакции ν(CnH2n) = ν(CnH2nCl2), следовательно, ν(CnH2nCl2) = 0,045 моль
Вычислим молярную массу дихлорпроизводного алкана:
Запишем молярную массу хлорпроизводного алкена:
M(CnH2nCl2) = 14n + 71 = 113 г/моль, Mr(CnH2nCl2) = 14n + 71 = 113
Отсюда n = 3
Органическим веществом является пропилен.
Молекулярная формула алкена – C3H6.
D977E1
При взаимодействии 30 г предельного одноатомного спирта с металлическим натрием выделилось 5,6 л (н.у.) газа. Определите молекулярную формулу спирта.
РешениеОтвет: C3H8О
Пояснение:
При взаимодействии предельного одноатомного спирта с металлическим натрием образуется алкоголят натрия, и выделяется водород:
2CnH2n+1OH + 2Na → 2CnH2n+1ONa + H2↑
Вычислим количество вещества выделяющегося водорода:
По уравнению реакции ν(CnH2n+1OH) = 2ν(H2), следовательно, ν(CnH2n+1OH) = 0,5 моль
Вычислим молярную массу предельного одноатомного спирта:
Запишем молярную и молекулярную массы предельного одноатомного спирта в виде:
M(CnH2n+1OH) = 14n + 18 = 60 г/моль, Mr(CnH2n+1OH) = 14n + 18 = 60
Отсюда n = 3
Молекулярная формула предельного одноатомного спирта – C3H8O.
F5D441
При взаимодействии 22 г предельного одноатомного спирта с избытком металлического натрия выделилось 2,8 л (н.у.) газа. Определите молекулярную формулу спирта.
РешениеОтвет: C5H12О
Пояснение:
При взаимодействии предельного одноатомного спирта с металлическим натрием образуется алкоголят натрия, и выделяется водород:
2CnH2n+1OH + 2Na → 2CnH2n+1ONa + H2↑
Вычислим количество вещества выделяющегося водорода:
По уравнению реакции ν(CnH2n+1OH) = 2ν(H2), следовательно, ν(CnH2n+1OH) = 0,25 моль
Вычислим молярную массу предельного одноатомного спирта:
Запишем молярную и молекулярную массы предельного одноатомного спирта в виде:
M(CnH2n+1OH) = 14n + 18 = 88 г/моль, Mr(CnH2n+1OH) = 14n + 18 = 88
Отсюда n = 5
Молекулярная формула предельного одноатомного спирта – C5H12O.
B61339
При взаимодействии 23 г предельного одноатомного спирта с избытком металлического натрия выделилось 5,6 л (н.у.) газа. Определите молекулярную формулу спирта.
РешениеОтвет: C2H6О
Пояснение:
При взаимодействии предельного одноатомного спирта с металлическим натрием образуется алкоголят натрия, и выделяется водород:
2CnH2n+1OH + 2Na → 2CnH2n+1ONa + H2↑
Вычислим количество вещества выделяющегося водорода:
По уравнению реакции ν(CnH2n+1OH) = 2ν(H2), следовательно, ν(CnH2n+1OH) = 0,5 моль
Вычислим молярную массу предельного одноатомного спирта:
Запишем молярную и молекулярную массы предельного одноатомного спирта в виде:
M(CnH2n+1OH) = 14n + 18 = 46 г/моль, Mr(CnH2n+1OH) = 14n + 18 = 46
Отсюда n = 2
Предельным одноатомным спиртом является этанол.
Молекулярная формула предельного одноатомного спирта – C2H6O.
9E0BA3
В результате реакции предельного двухатомного спирта массой 30,4 г с избытком металлического натрия получено 8,96 л (н.у.) газа. Определите молекулярную формулу исходного спирта.
РешениеОтвет: C3H8O2
Пояснение:
Запишем формулу двухатомного спирта в виде CnH2n+2O2, тогда реакция между двухатомным спиртом и избытком металлического натрия протекает следующим образом:
CnH2n+2O2 + 2Na → CnH2nO2Na2 + H2↑
Вычислим количество вещества выделяющегося водорода:
По уравнению реакции ν(H2) = ν(CnH2n+2O2), следовательно, ν(CnH2n+2O2) = 0,4 моль и
Вычислим молярную и молекулярную массы двухатомного спирта:
M(CnH2n+2O2) = 14n + 34 = 76 г/моль, Mr(CnH2n+2O2) = 14n + 34 = 76
Отсюда n = 3
Молекулярная формула предельного двухатомного спирта – C3H8O2.