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(CnH2n + 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 – СnH2n + 2
2.алкены и циклоалканы – CnH2n
3.алкины и алкадиены – CnH2n – 2
4.арены – CnH2n – 6
5.моногалогеналканы – CnH2n + 1Г
6.дигалогеналканы – CnH2nГ2
7.фенолы – CnH2n – 7OH
8.предельные одноатомные спирты – CnH2n + 1OH, R – COH
9.альдегиды – CnH2n + 1 COH, R – COH
10.предельные карбоновые кислоты – CnH2n + 1COOH, R – COOH
11.сложные эфиры – R1 – COOR2
12.первичные амины – CnH2n + 1NH2, R – NH2
вторичные амины – R1 – NH – R2
третичные амины –R1 –N – R2
R3
14.аминокислоты – CnH2n(NH2)COOH
Рассмотрим возможные варианты задач на вывод формул органических веществ по общим формулам.
Вывод формул по известной массовой доле элемента в веществе.
Порядок решения:
1.Написать общую формулу и выразить молекулярную массу вещества через число n;
2.Подставить данные в формулу (Эл) = Аr (Эл) индекс / Мr;
3.Решить уравнение с одним неизвестным, найти число n.
Задача № 1.
Определить формулу аминокислоты, если известно, что она содержит 15,73 % азота.
Дано: Решение:
(N) = 15,73 % 1. Oбщая формула аминокислот:
CnH2n(NH2)COOH
М.Ф. = ?
2. Выразим через n молекулярную массу:
Мr(CnH2n(NH2)COOH) = 12n + 2n + 16 + 45 = 14n + 61.
3. Подставим данные в формулу: 0,1573 = 14 1 / 14n + 61.
2,2022n + 9,5953 = 14.
2,2022n = 4,4047
n = 2 Ответ: C2H4(NH2)COOH
Задача № 2.
Массовая доля водорода в алкане составляет 0,1579. Найти формулу алкана.
Ответ: С8Н18.
Задача № 3.
Массовая доля углерода в алкине 87,8 %. Определить формулу алкина.
Ответ: С6Н10.
Задача № 4.
Массовая доля кислорода в аминокислоте равна 35,95 %. Найти молекулярную формулу аминокислот.
Ответ: C2H4(NH2)COOH.
Задача № 5.
Массовая доля хлора в монохлоралкане равна 55,04 %. Найти формулу моно -
хлоралкана.
Ответ: C2H5Cl.
Вывод формул по известным данным для нахождения истинной молярной массы
(плотности, относительной плотности, массе и объёму)
1.Найти истинную молярную массу по формулам: r = m / V
М = r Vm М = D2 M2
2.Выразить молярную массу через n и приравнять её к истинной.
3. Решить уравнение с одним неизвестным, найти число n.
Задача № 1.
Пары одного из монобромалканов в 68,5 раз тяжелее водорода. Найти формулу монобромалкана.
Дано:
DH2= 68,5 Решение:
1. Общая формула монобромалканов – CnH2n+1Br;
М.Ф. = ? 2. Найдём истинную молярную массу:
M = DH2 2 = 68,5 2 = 137 (г/моль);
3. Выразим М через n:
M(CnH2n + 1Br) = 12n + 2n + 1 + 80 = 14n + 81
Приравняем: 14n + 81 = 137
14n = 56
n = 4
Ответ: С4H9Br.
Задача № 2.
Плотность газообразного алкина равна 2,41 г/л. Найти его молекулярную формулу.
Ответ: С7Н12.
Задача № 3.
Относительная плотность паров альдегида по воздуху равна 1,517. Найти его молекулярную формулу.
Ответ: СН3СОН.
Задача № 4.
Относительная плотность паров первичного амина по кислороду – 2,719.
Определить его молекулярную формулу.
Ответ: C5H11NH2.
Задача № 5.
Найти молекулярную формулу алкина, если 5,6 л его имеют массу 10 г.
Ответ: С3Н4.
3. Вывод формул по уравнениям реакций в общем виде, если известны данные для двух веществ.
Порядок решения:
1.Составить уравнение реакции в общем виде.
2.Выразить молярные массы неизвестных веществ через число n.
3.Найти количества двух веществ по формулам:
n = m /M n = V / Vm
4.Составить уравнение, приравняв найденные количества веществс учётом соотношения числа моль этих веществ по уравнению (определяют по коэффициентам).
5.Решить уравнение с одним неизвестным, найти число n и записать формулу.
Задача № 1.
При взаимодействии предельного одноатомного спирта массой 3 г с избытком натрия было получено 0,56 л водорода. Определить формулу спирта.
Дано:
m спирта = 3г Решение:
V(H2) = 0,56л 1. Напишем уравнение реакции в общем виде:
2CnH2n + 1 OH + 2Na ® H2 + 2CnH2nONa
М.Ф. = ? 2 моль 1 моль
2. Выразим молярную массу спирта через число n:
M(CnH2n + 1OH) = 12n + 2n + 1 + 16 + 1 = 14n + 18(г/моль).
3. Найдём количества веществ:
n(СnH2n + 1OH) = m / M = 3г / 14n + 18г/моль =
=3 / 14n + 18 моль
n(Н2) = V / Vm = 0,56л / 22,4г/моль = 0,025 моль
4. Из уравнения реакции видно, что
n(СnH2n + 1OH) = 2 n(H2)
5. Cоставим уравнение: 3 / 14n + 18 = 2 0,025
n = 3
Ответ: С3Н7ОН.
Задача № 2.
При сгорании 13,2г алкана образовалось 20,16л углекислого газа. Найти формулу алкана.
Дано:
m алкана = 13,2г Решение:
V(CO2) = 20,16л 1. Напишем уравнение реакции горения в общем виде:
CnH2n + 2 + (3n + 1 / 2)O2 ® nCO2 + (n + 1)H2O
М.Ф. = ? 1 моль n моль
2.Выразим молярную массу алкана через n:
M(CnH2n + 2) = 12n + 2n + 2 = 14n + 2г/моль
3.Найдём количества веществ:
n(CnH2n + 2) = m /M = 13,2г / (14n + 2)г/моль =
= 13,2 / 14n + 2 моль
n(CO2) = V / Vm = 20,16 / 22,4г/моль = 0,9 моль
4.Из уравнения реакции видно, что:
n n(CnH2n + 2) = n(CO2)
5.Составим уравнение: n 13,2 / 14n + 2 = 0,9
n = 3
Ответ: С3Н8.
Задача № 3.
При взаимодействии 2,9г неизвестного альдегида с аммиачным раствором оксида серебра получается 10,8г металла. Определить формулу альдегида.
Ответ: С3Н6О.
Задача № 4.
В результате реакции предельного одноатомного спирта с 18,25г хлороводорода получили органический продукт массой 46,25г и воду. Определить молекулярную формулу спирта.
Ответ: С4Н9ОН.
Задача № 5.
Для сжигания 5,8г алкана потребовалось 14,56л (н.у.) кислорода. Определить формулу алкана.
Ответ: С4Н10.
Задача № 6.
К 10,5г алкена присоединяют 5,6л бромоводорода (н.у.).
Найти формулу алкена.
Ответ: С3Н6.