Органические вещества образуют гомологические ряды, которые имеют общие формулы.
Это позволяет:
· выражать молярную массу через число n
M(C n H 2n + 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 – С n H 2n + 2
2. алкены и циклоалканы – C n H 2n
3. алкины и алкадиены – C n H 2n – 2
4. арены – C n H 2n – 6
5. моногалогеналканы – C n H 2n + 1 Г
6. дигалогеналканы – C n H 2n Г 2
7. фенолы – C n H 2n – 7 OH
8. предельные одноатомные спирты – C n H 2n + 1 OH, R – COH
9. альдегиды – C n H 2n + 1 COH, R – COH
10. предельные карбоновые кислоты – C n H 2n + 1 COOH, R – COOH
11. сложные эфиры – R 1 – COOR 2
12. первичные амины – C n H 2n + 1 NH 2, R – NH 2
вторичные амины – R 1 – NH – R 2
третичные амины – R 1 – N – R 2
R 3
14. аминокислоты – C n H 2n (NH 2)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 ω (Эл) = А r (Эл) ∙ индекс / М r;
3. Решить уравнение с одним неизвестным, найти число n.
Задача № 1.
Определить формулу аминокислоты, если известно, что она содержит 15,73 % азота.
Дано: Решение:
ω (N) = 15,73 % 1. Oбщая формула аминокислот:
C n H 2n (NH 2)COOH
М.Ф. =?
2. Выразим через n молекулярную массу:
М r (C n H 2n (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: C 2 H 4 (NH 2)COOH
Задача № 2.
Массовая доля водорода в алкане составляет 0,1579. Найти формулу алкана.
Ответ: С 8 Н 18.
Задача № 3.
Массовая доля углерода в алкине 87,8 %. Определить формулу алкина.
Ответ: С 6 Н 10.
Задача № 4.
Массовая доля кислорода в аминокислоте равна 35,95 %. Найти молекулярную формулу аминокислот.
Ответ: C 2 H 4 (NH 2)COOH.
Задача № 5.
Массовая доля хлора в монохлоралкане равна 55,04 %. Найти формулу моно -
хлоралкана.
Ответ: C 2 H 5 Cl.
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 = D 2 ∙ M 2
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:
D H2 = 68,5 Решение:
1. Общая формула монобромалканов – C n H 2n+1 Br;
М.Ф. =? 2. Найдём истинную молярную массу:
M = D H2 ∙ 2 = 68,5 ∙ 2 = 137 (г/моль);
3. Выразим М через n:
M(CnH 2n + 1 Br) = 12n + 2n + 1 + 80 = 14n + 81
Приравняем: 14n + 81 = 137
14n = 56
n = 4
Ответ: С 4 H 9 Br.
Задача № 2.
Плотность газообразного алкина равна 2,41 г/л. Найти его молекулярную формулу.
Ответ: С 7 Н 12.
Задача № 3.
Относительная плотность паров альдегида по воздуху равна 1,517. Найти его молекулярную формулу.
Ответ: СН 3 СОН.
Задача № 4.
Относительная плотность паров первичного амина по кислороду – 2,719.
Определить его молекулярную формулу.
Ответ: C 5 H 11 NH 2.
Задача № 5.
Найти молекулярную формулу алкина, если 5,6 л его имеют массу 10 г.
Ответ: С 3 Н 4.
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 / V m
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(H 2) = 0,56л 1. Напишем уравнение реакции в общем виде:
2C n H 2n + 1 OH + 2Na ® H 2 + 2C n H 2n ONa
М.Ф. =? 2 моль 1 моль
2. Выразим молярную массу спирта через число n:
M(C n H 2n + 1 OH) = 12n + 2n + 1 + 16 + 1 = 14n + 18(г/моль).
3. Найдём количества веществ:
n(С n H 2n + 1 OH) = m / M = 3 г / 14 n + 18 г/моль =
= 3 / 14 n + 18 моль
n(Н 2) = V / V m = 0,56 л / 22,4 г/моль = 0,025 моль
4. Из уравнения реакции видно, что
n(С n H 2n + 1 OH) = 2 ∙ n(H 2)
5. Cоставим уравнение: 3 / 14 n + 18 = 2 ∙ 0,025
n = 3
Ответ: С 3 Н 7 ОН.
Задача № 2.
При сгорании 13,2г алкана образовалось 20,16л углекислого газа. Найти формулу алкана.
Дано:
m алкана = 13,2г Решение:
V(CO 2) = 20,16л 1. Напишем уравнение реакции горения в общем виде:
C n H 2n + 2 + (3 n + 1 / 2)O 2 ® nCO 2 + (n + 1)H 2 O
М.Ф. =? 1 моль n моль
2. Выразим молярную массу алкана через n:
M(C n H 2n + 2) = 12n + 2n + 2 = 14n + 2 г/моль
3. Найдём количества веществ:
n(C n H 2n + 2) = m /M = 13,2 г / (14n + 2) г/моль =
= 13,2 / 14n + 2 моль
n(CO 2) = V / V m = 20,16 / 22,4 г/моль = 0,9 моль
4. Из уравнения реакции видно, что:
n ∙ n(C n H 2n + 2) = n(CO 2)
5. Составим уравнение: n ∙ 13,2 / 14n + 2 = 0,9
n = 3
Ответ: С 3 Н 8.
Задача № 3.
При взаимодействии 2,9г неизвестного альдегида с аммиачным раствором оксида серебра получается 10,8г металла. Определить формулу альдегида.
Ответ: С 3 Н 6 О.
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: С 4 Н 9 ОН.
Задача № 5.
Для сжигания 5,8г алкана потребовалось 14,56л (н.у.) кислорода. Определить формулу алкана.
Ответ: С 4 Н 10.
Задача № 6.
К 10,5г алкена присоединяют 5,6л бромоводорода (н.у.).
Найти формулу алкена.
Ответ: С 3 Н 6.
