Задача С5 на ЕГЭ по химии. Определение формул органических веществ.

Задача С5 на ЕГЭ по химии - это определение формулы органического вещества. Часто выпускники теряют баллы на этой задаче. Причин несколько:

1. Некорректное оформление;
2. Решение не математическим путем, а методом перебора;
3. Неверно составленная общая формула вещества;
4. Ошибки в уравнении реакции с участием вещества, записанного в общем виде.

Типы задач в задании С5.

1. Определение формулы вещества по массовым долям химических элементов или по общей формуле вещества;
2. Определение формулы вещества по продуктам сгорания;
3. Определение формулы вещества по химическим свойствам.

Необходимые теоретические сведения.

1. Массовая доля элемента в веществе.

Массовая доля элемента — это его содержание в веществе в процентах по массе. Например, в веществе состава содержится атома углерода и атома водорода. Если взять молекулу такого вещества, то его молекулярная масса будет равна: а.е.м. и там содержится а.е.м. углерода.

Чтобы найти массовую долю углерода в этом веществе, надо его массу разделить на массу всего вещества:

Если вещество имеет общую формулу , то массовые доли каждого их атомов так же равны отношению их массы к массе всего вещества. Масса атомов равна , масса атомов , масса атомов кислорода

Если записать эту формулу в общем виде, то получится следующее выражение:

Например, — истинная формула бензола.

Простейшая (эмпирическая) формула — показывает соотношение атомов в веществе. Например, для бензола соотношение , т.е. простейшая формула бензола — . Молекулярная формула может совпадать с простейшей или быть кратной ей.

Примеры.

Вещество Молекулярная формула Соотношение атомов Простейшая формула Этанол Бутен Уксусная кислота

Относительная плотность — это величина, которая показывает, во сколько раз газ тяжелее газа . Её рассчитывают как отношение молярных масс газов и :

Часто для расчетов используют относительные плотности газов по водороду и по воздуху.

Относительная плотность газа по водороду:

Воздух — это смесь газов, поэтому для него можно рассчитать только среднюю молярную массу. Её величина принята за г/моль (исходя из примерного усреднённого состава). Поэтому:

Если взять моль газа, то тогда:

Часто для решения задач с химическими реакциями удобно пользоваться не обычной общей формулой, а формулой, в которой выделена отдельно кратная связь или функциональная группа.

Определение формул веществ по массовым долям атомов, входящих в его состав.

Решение таких задач состоит из двух частей:

сначала находят мольное соотношение атомов в веществе — оно соответствует его простейшей формуле. Например, для вещества состава соотношение количеств веществ и соответствует соотношению числа их атомов в молекуле:

Решение примера 1.

1. Пусть масса вещества равна г. Тогда масса будет равна г, а масса г.
2. Найдём количество вещества каждого атома:

(сократим оба числа на меньшее) (домножим на )

Молярная масса, соответствующая простейшей формуле г/моль, это в раза меньше истинно молярной массы.

Есть гораздо более простой метод решения такой задачи, но, к сожалению, за него не поставят полный балл. Зато он подойдёт для проверки истинной формулы, т.е. с его помощью вы можете проверить своё решение.

Метод 2: Находим истинную молярную массу ( г/моль), а затем находим массы атомов углерода и водорода в этом веществе по их массовым долям.

Ты нашел то, что искал? Поделись с друзьями!

Решение примера 2.

Общая формула алкина

Как, имея плотность газообразного алкина, найти его молярную массу? Плотность — это масса литра газа при нормальных условиях.

Так как моль вещества занимает объём л, то необходимо узнать, сколько весят л такого газа:

плотность молярный объём г/л л/моль = г/моль.

Далее, составим уравнение, связывающее молярную массу и :

Значит, алкин имеет формулу

Решение примера 3.

В этой задаче дано число молекул и соответствующая масса. Исходя из этих данных, нам необходимо вновь найти величину молярной массы вещества.

Для этого нужно вспомнить, какое число молекул содержится в моль вещества.

Это число Авогадро: (молекул).

Значит, можно найти количество вещества альдегида:

и молярную массу:

Далее, как в предыдущем примере, составляем уравнение и находим .

Общая формула предельного альдегида , то есть .

Решение примера 4.

Общая формула дихлоралкана: , там атома хлора и атомов углерода.

Тогда массовая доля углерода равна:

число атомов в молекуле атомная масса молекулярная масса дихлоралкана

Определение формул веществ по продуктам сгорания.

В задачах на сгорание количества веществ элементов, входящих в исследуемое вещество, определяют по объёмам и массам продуктов сгорания — углекислого газа, воды, азота и других. Остальное решение — такое же, как и в первом типе задач.

Решение примера 5.

Общая формула газообразного предельного нециклического углеводорода (алкана) —

Тогда схема реакции сгорания выглядит так:

Нетрудно заметить, что при сгорании моль алкана выделится моль углекислого газа.

Количество вещества алкана находим по его объёму (не забудьте перевести миллилитры в литры!):

Масса осадка карбоната кальция — г, молярная масса карбоната кальция г/моль.

Значит, его количество вещества

Решение примера 6.

Так как вещество при сгорании превращается в углекислый газ и воду, значит, оно состоит из атомов и, возможно, . Поэтому его общую формулу можно записать как .

Схему реакции сгорания мы можем записать (без расстановки коэффициентов):

На одну молекулу приходится один атом , значит, углерода столько же моль, сколько .

В одной молекуле воды содержатся два атома , значит количество водорода в два раза больше, чем воды.

Масса всего вещества г.

, т.е.в данном веществе нет атомов кислорода.

Истиная формула , её молярная масса .

Решение примера 7.

Вещество содержит атомы и . Так как масса азота в продуктах сгорания не дана, её надо будет рассчитывать, исходя из массы всего органического вещества. Схема реакции горения:

Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы и .

Масса всего вещества г.

Истинная молярная масса

Решение примера 8.

Формулу заданного вещества можно представить как При его сжигании получается углекислый газ, вода и сернистый газ, который затем превращают в сульфат бария. Соответственно, вся сера из исходного вещества превращена в сульфат бария.

Находим количества веществ углекислого газа, воды и сульфата бария и соответствующих химических элементов из исследуемого вещества:

Надо отметить, что таким образом мы получили только простейшую формулу.

Определение формул веществ по химическим свойствам.

Решение примера 9.

Общая формула алкадиенов — .

Запишем уравнение реакции присоединения брома к алкадиену, не забывая, что в молекуле диена две двойные связи и, соответственно, в реакцию с моль диена вступят моль брома:

Решение примера 10.

1. Формула предельного одноатомного спирта — Здесь удобно записывать спирт в такой форме, в которой легко составить уравнение реакции — т.е. с выделенной отдельно группой .
2. Составим уравнения реакций (нельзя забывать о необходимости уравнивать реакции):

Решение примера 11.

Общую формулу сложного эфира, состоящего из спирта и кислоты с разным числом атомов углерода можно представить в таком виде:

Соответственно, спирт будет иметь формулу

Уравнение гидролиза сложного эфира:

Поэтому из данных задачи можно найти массу воды:

Соответственно, количества веществ кислоты и спирта тоже равны моль.

Можно найти их молярные массы:

Получим два уравнения, из которых найдём и :

Решение примера 12.

Общая формула аминокислоты (если считать, что она не содержит никаких других функциональных групп, кроме одной аминогруппы и одной карбоксильной):

Количества вещества аминокислоты и её натриевой соли — равны. При этом мы не можем найти массу какого-либо из веществ в уравнении реакции. Поэтому в таких задачах надо выразить количества веществ аминокислоты и её соли через молярные массы и приравнять их: