Вывод химических формул веществ по их количественному составу

Пример 1. Нахождение простейшей формулы вещества по массовым долям элементов.

Найти простейшую формулу углеводорода, если массовые доли углерода и водорода соответственно равны 92, 31 и 7, 69 %.

Решение

Простейшая формула показывает только соотношение между числом атомов различных элементов в молекуле вещества.

Различные по своим свойствам вещества могут иметь одинаковые простей-шие формулы. Например, у ацетилена С₂Н₂ и бензола С₆Н₆ одинаковая про-стейшая формула СН, т.е. соотношение между числом атомов углерода и водо-рода равно 1: 1.

Для вывода простейшей формулы сложного вещества достаточно знать его количественный состав и атомные массы элементов, его образующих.

Формулу искомого углеводорода можно представить как С_хН _y, где х и y – числа атомов углерода и водорода соответственно в простейшей формуле.

Находим соотношение между числом атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода делением содержания (%) каждого элемента в молекуле на его атомную массу:

Соотношение между числом атомов углерода и водорода в молекуле 1: 1, т.е. простейшая формула СН.

Пример 2. Нахождение простейшей формулы вещества по составу продуктов сгорания.

При полном сжигании 2, 66 г некоторого вещества получилось 1, 54 г СО₂ и 4, 48 г SO ₂. Найти простейшую формулу вещества.

Решение

Состав продуктов сгорания показывает, что вещество содержало углерод и серу. Кроме этих двух элементов, в его состав мог входить и кислород.

Массу углерода, входящего в состав вещества, находим по массе образовавшегося СО₂. Молярная масса СО₂ равна 44 г/моль; при этом в 1 моле СО₂ содержится 12 г углерода.

Находим массу углерода m_C, содержащуюся в 1, 54 г СО₂:

44 г СО₂ содержит 12 г С; 1, 54 г СО₂ содержит m _С.

Следовательно:

Вычисляя аналогичным способом массу серы, содержащуюся в 4, 48 г SO ₂, получаем 2, 24 г.

Таким образом, в сгоревшем веществе на 0, 42 г углерода приходится 2, 24 г серы. Так как сумма этих двух масс равна общей массе сгоревшего вещества (2, 66 г), то кислорода в нем не содержится.

Вычисляем отношение числа атомов углерода ( х ) и серы ( y ) в молекуле сгоревшего вещества C_xS_y  (см. пример 1):

.

Следовательно, простейшая формула вещества - CS ₂ (сероуглерод).

Пример 3. Нахождение истинной формулы вещества по массовым долям элемента и молекулярной массе.

В состав химического соединения входят азот и кислород. Массовые доли (%): азота – 30, 43 и кислорода – 69, 57. Относительная плотность этого газооб-разного вещества по водороду равна 46. Определить молекулярную формулу соединения.

Решение

Истинные (молекулярные) формулы показывают действительное число атомов каждого элемента в молекуле. Для вывода истинной формулы вещества кроме его количественного состава надо знать и его молекулярную массу. Формулу вещества, данного в задаче, представим так: N_xO_y.

Прежде всего, определим соотношение между числом атомов азота ( х ) и кислорода ( y ):

.

Соотношение между числом атомов азота и кислорода в молекуле 1: 2, т.е. простейшая формула этого вещества - NO ₂ с молекулярной массой, равной 46. Истинную молекулярную массу вещества находим, исходя из его плотности по водороду:

Следовательно, истинная молекулярная масса вещества вдвое больше вы-численной по его простейшей формуле.

Таким образом, истинная формула вещества: N ₂ O ₄ – азотный тетроксид – димер оксида азота (IV) – NO ₂.

Задачи для самостоятельного решения

1-1. Определить массу (г):

а) 2 моль азота,              в) 3, 01× 10²⁴ атомов азота,

б) 2 моль атомов азота, г) 3, 01× 10²⁴ молекул азота. (56 г; 28 г; 70 г; 140 г)

1-2. Определить массу (г):

а) 0, 1 моль атомов цинка, б) 0, 01 моль аммиака,

в) 1, 2× 10²³ молекул аммиака.        

1-3. Определить количество вещества, содержащееся в:

а) 560 г гидроксида калия, б) 3, 2 г кислорода,

в) 2, 0 г кальция,                    г) 6, 02× 10²⁶ атомов железа,

д) 6, 02× 10²² молекул воды. (10 моль; 0, 1 моль; 0, 05 моль; 10³ моль;

0, 1 моль)

1-4. Определить, какое количество вещества атомарного кислорода содержится в 1 моль серной кислоты.         (4 моль атомов кислорода)

1-5. Температура азота, находящегося в стальном баллоне под давлением 15, 2 МПа, равна 17 ^оС. Предельное давление для баллона 20, 3 МПа. При какой температуре давление азота достигнет предельного значения?            (114^оC)

1-6. В закрытом баллоне находится газ под давлением 4 атм. Какую часть газа следует выпустить из баллона, чтобы давление в нем достигло 1, 5 атм?                           (62, 5 %)

1-7. В баллоне находится газ при температуре 27 ^оС. Какая часть газа останется, если при открытом баллоне повысить температуру газа на 100 градусов?                                   (75 %)

1-8. При 37 ^оС и давлении 4 атм некоторое количество газа занимает объем 0, 5 м³. При каком давлении объем газа при 0 ^оС станет равным 1м³?                                         (1, 76 атм)

1-9. Сколько молей кислорода содержится в 1 л воздуха, если объемная доля кислорода в воздухе – 21% (условия нормальные)?              (0, 00937)

1-10. Из скольких атомов состоят в парах молекулы ртути, если плотность паров ртути по воздуху равна 6, 92?                          (1)

1-11. Какой объем займет 1 кг воздуха при 17 ^оС и давлении 101, 3 кПа?              (820 л)

1-12. Средняя плотность по водороду газовой смеси, состоящей из водорода и кислорода, равна 12, 5. Вычислить объемные доли (%) водорода и кислорода в смеси. (23, 3 %; 76, 7 %)                                                                                     

1-13. Рассчитать среднюю молекулярную массу и плотность по диоксиду углерода смеси газов, содержащей по объему 38 % фосгена COCl₂ и 62 % хлора Cl_2.                    (81, 4; 1, 85)                                                                                                       

1-14. Чему равна плотность r (г/л) паров йода, этилового спирта и четыреххлористого углерода?   (11, 34; 2, 05; 6, 87)

1-15. Какой газ тяжелее и во сколько раз:

а) He  или CO ₂;                (СО₂  в 11 раз).

б) NH ₃ или  PH ₃;                (PH ₃ в 2 раза).

в) O ₃   или CH ₄;                (O ₃ в 3 раза).

г) С OCl ₂  или C ₂ H ₆?               (С OCl ₂  в 3, 3 раза).

1-16. Газообразное соединение азота с водородом содержит 12, 5 % (масс.) водорода. Плотность соединения по водороду равна 16. Определить молекулярную формулу соединения.

1-17. Найти простейшую формулу вещества, содержащего 26, 53 % калия, 35, 37 % хрома и 38, 10 % кислорода.

1-18. найти молярную массу эквивалента воды при реакции ее: а) с металлическим натрием; б) с оксидом натрия.      (9; 18 г/моль)

1-19. Определить молярную массу эквивалента двухвалентного металла, если из 48, 15× 10^{− 3} кг его оксида можно получить 88, 65× 10^{− 3} кг его нитрата.                    (56, 2 г/моль)

1-20. на нейтрализацию 0, 943 г фосфористой кислоты H₃PO₃ израсходовано 1, 288 г щелочи КОН. Определить основность кислоты.                                                               (2)

1-21. Какой объем при нормальных условиях занимают 27∙ 10²¹ молекул газа? (1л)

1-22. При некоторой температуре давление газа, занимающего объем 3 л, равно 93, 3 кПа (700 мм рт. ст.). Каким станет давление газа, если, не изменяя температуры, уменьшить объем газа до 2, 8 л? (100кПа)

1-23. При 27⁰ С объем газа 600 мл. Какой объем займет газ при 57 ^оС, если давление будет оставаться постоянным?

1-24. Какой объем при 21⁰С и давлении 142 кПа будут занимать 0, 07 кг азота? (43 л)

1-25. В каком объемном соотношении необходимо смешать водород и углекислый газ, чтобы получить газовую смесь по плотности равную воздуху. (15: 27)

1-26. Одно и то же количество металла соединяется с 0, 2 г кислорода и с 3, 17 г одного из галогенов. Определить эквивалентную массу галогена.             (126, 8 г/моль)

1-27. При сгорании 5 г металла образуется 9, 44 г оксида металла. Определить эквивалентную массу металла.     ( 9, 01 г/моль )

1-28. Один оксид марганца содержит 22, 56% кислорода, а другой – 50, 50%. Вычислите эквиваленты марганца в этих оксидах. ( MnО, Mn₂О₇)_.

1-29. Определить эквивалент и эквивалентные массы элементов в соединениях HBr, H₂O, NH₃. (эквиваленты брома, кислорода и азота равны соответственно 1 молю, 1/ 2 моля и 1/ 3 моля; ) эквивалентные массы: у Br –79, 9 г/ моль, у кислорода – 16 ∙ 1/2 = 8 г/ моль, у азота – 14 ∙ 1/3 = 4, 67 г / моль)
1-30. Масса 1 л кислорода равна 1, 4 г. Сколько литров кислорода расходуется при сгорании 21 г магния, эквивалент которого равен 1/2 моля? (10 л кислорода)
1-31. Определить эквивалентные массы металла и серы, если 3, 24 г металла образует 3, 48 г оксида и 3, 72 г сульфида. ( Эквивалент металла равен 108 г/моль, эквивалент серы – 16 г/моль)

1-32. При восстановлении 1, 485 г оксида металла, выделилось 0, 41 л оксида углерода СО. Вычислить эквивалентную массу металла. ( 32, 56 г/моль)

1-33.  При соединении 5, 6 г железа с серой образовалось 8, 8 г сульфида железа. Найти эквивалентную массу железа и его эквивалент, если известно, что эквивалентная масса серы равна 16 г/ моль.              (1/ 2)

    1-34. 0, 432 г металла образовали 0, 574 г хлорида. Вычислить эквивалент металла, приняв           эквивалент хлора равным 35, 5.       (108 г / моль-экв)

1-35. При восстановлении водородом 10, 17 г оксида двухвалентного металла образовалось 2, 25 г воды, эквивалент которой 9, 0. вычислите эквивалент оксида и эквивалент металла. Чему равен атомный вес металла. (32, 68 г/моль)

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: