Алгоритм решения задач на вывод формул кислородсодержащих органических веществ по продуктам сгорания (для учащихся 10 кл.)

Обозначить формулу вещества с помощью индексов х, у, z и т. д. по числу элементов в молекуле. Если продуктами горения являются СО₂ и Н₂О, то вещество может содержать 3 элемента (C_x H_уO_z). Частный случай: продуктом горения кроме СО₂ и Н₂О является азот (N₂) для азотсодержащих веществ   (C_x H_уO_z N_m).

Пример. При сжигании органического вещества массой 0,46 г, было получено 0,88 г оксида углерода (IV) и 0,54 г воды. Плотность паров вещества по водороду равна 23. Определите его молекулярную формулу.

 1. Истинную относительную молекулярную массу вещества вычисляем по его плотности    по водороду: 

Мr (в-ва) = D(н₂) ∙ Мr(н₂) = 23 · 2 = 46

2. Найдем количество вещества углерода и водорода в веществе:

   n(СО₂) = m / М = 0,88 г / 44г/моль = 0,02 моль

   n(С) = n(СО₂) = 0,02 моль

 

   n(Н₂О) = m / M = 0,54 г / 18г/моль = 0,03 моль

   n(Н) = 2 ∙ n(Н₂О) = 2 ∙ 0,03 моль = 0,06 моль

3. Определим массу кислорода в веществе:

    m(O) =   m(в-ва) – (m(С) + m(Н))= 0,46 г – (0,24 г + 0,06 г) = 0,16 г

4. Вычислим количества вещества атома  кислорода:

      ν(О) = m/M = 0,16/16 =  0,01 моль

5. Найдем отношение индексов х:y:z

    х:y:z = ν(C) : ν(Н) : ν(O) = 0,02 : 0,06 : 0,01 = 2: 6 : 1

               Эмпирическая (простейшая) формула вещества С₂Н₆О

6. По дополнительному условию задачи определим истинную формулу вещества.

    Относительная молекулярная масса простейшей формулы:

    Мr(С₂Н₆О) = 12 · 2 + 1 ∙ 6 + 16 · 1 = 46

    Следовательно, найденная эмпирическая формула вещества является истинной.

    

Ответ: С₂Н₆О.  

Решение задач на вывод формул органических веществ, содержащих кислород.

Задача 1. При сжигании 0.46 г органического вещества было получено 0.88 г оксида углерода (IV) и 0.54 г воды. Плотность паров вещества по водороду равна 23. Определите его молекулярную формулу.  (Ответ: С₂Н₆О).

Задача 2. При сгорании органического вещества массой 2,3 г образовались оксид углерода (IV)  объемом 2,24 л и вода массой 2,7 г. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху равна 1, 59.  Определите его молекулярную формулу.   (Ответ: С₂Н₆О).

Задача 3. При сжигании 1,8 г органического вещества образовалось 2, 016 л оксида углерода (IV)  (н.у.) и 2,16 г водяных паров. Напишите структурные формулы и названия всех возможных изомеров этого вещества, если известно. Что 1 л его паров при нормальных условиях имеет массу 2, 679 г  (Ответ: С₃Н₇О).

Задача 4. Выведите формулу вещества, содержащего 52% углерода, кислорода – 35% и 13% водорода. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 23. (Ответ: С₂Н₆О).

Задача 5. При сгорании органического вещества массой 13,8 г образовались оксид углерода (IV)  объемом 13,44 л и вода массой 16,2 г.  Плотность  этого вещества равна 2,054 г/мл.  Определите его молекулярную формулу.  (Ответ: С₂Н₆О).