II способ
1) Определяем отношение числа атомов углерода и водорода
83,72 16,28
x: y = –––––: –––––= 6,98: 16,28 = 1: 2,33 отсюда y=2,33x.
12 1
2) Находим относительную молекулярную массу углеводорода
Mr(CxHy)= 29 · Dвозд.(CxHy) = 29 · 2,966 = 86
3) Относительную молекулярную массу можно выразить через относительные атомные массы элементов углерода и водорода:
Mr(CxHy) = 12x + y = 86
4) Определяем молекулярную формулу, решая систему из двух уравнений:
y = 2,33x 12x + 2,33x =86; x = 86: 14,33 = 6; y = 2,33 · 6 = 14
12x + y=86 Молекулярная формула углеводорода - C6H14
III способ
1) Находим относительную молекулярную массу углеводорода
Mr(CxHy)= 29 · Dвозд.(CxHy) = 29 · 2,966 = 86
2) Находим число атомов углерода и водорода в веществе:
0,8372 · 86 0,1628·86
n(C) = ————— = 6; n(H) = ————— = 14
12 1
3) Молекулярная формула вещества - C6H14
31. При полном окислении 6,6 г алкана выделяется 333 кДж теплоты. Определите формулу алкана, если теплота сгорания его равна 2220 кДж/моль.
СnH2n+2 + (1,5n+0,5)O2 → nCO2 + (n+1)H2O
1 моль
(14n + 2) г/моль
333 кДж
ν(CnH2n+2) = ——————— = 0,15 моль
2220 кДж/моль
6,6
14n + 2 == ——— n = 3 → C2H8
0,15
Задачи для самостоятельного решения
1. Алкан имеет относительную плотность по воздуху 2,4828. Определите формулу алкана. (С5Н12).
2. Алкан имеет плотность 2,5893 г/л (н.у.). Определите формулу алкана. (С4Н10).
3. Массовая доля углерода в углеводороде равна 81,8182%. Относительная плотность углеводорода по метану 2,75. Определите формулу углеводорода. (С3Н8).
4. При полном окислении 1,075 г органического вещества образуется 1,68 л оксида углерода (IV) и 1,575 г воды. Относительная плотность паров вещества по кислороду 2,6875. Определите формулу вещества. (С6Н14).
5. для полного окисления 0,12 моль алкана необходимо 9,408 л кислорода (н.у.). Определите формулу алкана. (С2Н6).
6. При полном окислении 0,015 моль алкана выделяется оксид углерода (IV), для поглощения которого необходимо 26,25 мл 25%-го раствора гидроксида натрия (r=1,28 г/мл). Определите формулу алкана. (С7Н16).
7. При взаимодействии 0,75 г алкана с хлором образуется монохлорпроизводное и хлороводород, который полностью реагирует с 39,1 мл 10%-го раствора нитрата серебра (r=1,088 г/мл). Определите формулу алкана. (С2Н6).
8. Определите молекулярную формулу алкана, если известно, что для полного окисления 5 л его потребовалось 32,5 л кислорода. Сколько литров углекислого газа при этом образовалось? (С4Н10).
9. Алкан массой 3,625 г занимает объем 1,4 л (н.у.). Определите формулу алкана. (С4Н10).
10. При сплавлении 8,8 г натриевой соли предельной монокарбоновой кислоты с гидроксидом натрия выделилось 1,792 л алкана. Определите молекулярные формулы соли и алкана. (C3H7COONa, C3H8)
11. При сплавлении 6,2 г натриевой соли предельной монокарбоновой кислоты с гидроксидом натрия выделилось 2,9 г алкана. Определите молекулярные формулы соли и алкана. (C4H9COONa, C4H10)
12. При электролизе водного раствора, содержащего 4,8 г натриевой соли предельной монокарбоновой кислоты, на аноде выделяется 560 мл алкана (н.у.). Определите молекулярные формулы соли и алкана. (C2H5COONa, C4H10)
13. При электролизе водного раствора, содержащего 16,5 г натриевой соли предельной монокарбоновой кислоты, на аноде выделяется 5,16 г алкана с 80% выходом. Определите молекулярные формулы соли и алкана. (C3H7COONa, C6H14)
14. При электролизе водного раствора калиевой соли предельной монокарбоновой кислоты на аноде образуется алкан, содержащий 83,721% углерода по массе. Определите молекулярные формулы соли и алкана. (C3H7COOK, C6H14)
15. Массовая доля хлора в монохлорпроизводном алкана равна 38,378%. Определите молекулярную формулу монохлорпроизводного, напишите и назовите его изомеры. (C4H9Cl)
16. При взаимодействии 10,32 г монохлорпроизводного алкана с металлическим натрием образуется 1,344 л алкана с 75%-ным выходом. Определите молекулярную формулу монохлорпроизводного, напишите и назовите его изомеры. (C2H5Cl)
17. При сгорании органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 2,24 л оксида углерода (IV), 1,8 г воды и 3,65 г хлороводорода. Установите молекулярную формулу вещества. (CH3Cl)
18. При сгорании органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 2,24 л оксида углерода (IV) и 4,48 л фтороводорода. Установите молекулярную формулу вещества. (CH2F2)
19. При сгорании органического вещества, не содержащего кислород, выделилось 1,68 л оксида углерода (IV), 1,35 г воды и 840 мл фтороводорода. Установите молекулярную формулу вещества. (C2H5F)
20. Неизвестный углеводород смешали в замкнутом сосуде при 150°С с избытком кислорода и смесь подожгли. После завершения реакции и приведения к первоначальным условиям давление в сосуде не изменилось. Определите молекулярную формулу углеводорода. (CH4, C2H4, C3H4, C4H4)
21. К 300 мл смеси углеводорода с аммиаком добавили избыток кислорода и подожгли. После полного сгорания газов объем вновь полученной смеси составил 1250 мл. После конденсации паров воды он сократился до 550 мл, а после обработки щелочью – до 250 мл, из которых 100 мл приходится на азот. Определите формулу углеводорода. (С3Н8)
22. Алкан массой 1 г занимает объем 417,1 мл при 25°С и давлении 102400 Па. Определите формулу алкана. (С4Н10).
23. При полном окислении 1,92 г натриевой соли предельной одноосновной кислоты образовалось 1,06 г карбоната натрия, 1,12 л оксида углерода (IV) и 0,9 г воды. Установите формулу соли. Какие углеводороды можно получить, используя данную соль: а) при сплавлении с гидроксидом натрия; б) при электролизе водного раствора? (C2H5COONa, C2H6, C4H10)
24. При хлорировании алкана образуется 6,28 г монохлорпроизводного и хлороводорода, который полностью реагирует с 14,2 мл 10%-го раствора аммиака (r=0,958г/мл). Определите формулу алкана. (С3Н8).
25. Смесь сероводорода и неизвестного алкана, взятых в объемном соотношении 1:3, сожжена и продукты сгорания полностью поглощены избыком раствора гидроксида бария. В результате выпало 19,9 г осадка, масса которого при обработке избытком раствора перманганата калия, подкисленного азотной кислотой, уменьшилась до 2,33 г. Установите формулу алкана, напишите уравнения реакций. (С3Н8).
26. Сплавили 16,8 г смеси калиевой соли предельной карбоновой кислоты и гидроксида калия, содержащей избыток щелочи. Полученное твердое вещество снова подвергли плавлению с 8,4 г оксида кремния. Объем выделившегося при этом газа составил 1,229 л (30°С, 102500 Па). Твердый остаток промыли избытком воды, масса нерастворившегося вещества составила 0,9 г. Установите молекулярную формулу соли, массовые доли соли и щелочи в исходной смеси. (C2H5COOK)
27. При взаимодействии кислорода с 5,6 л смеси метана и алкана, взятых в молярном соотношении 4:1, выделяется газ, который полностью поглощается 100 мл 25%-го раствора гидроксида натрия. (r=1,28г/мл). Определите молекулярную формулу алкана. (С4Н10).
28. Воздушный шарик, заполненный алканом, имеет подъемную силу, в 2,08 раза меньше, чем тот же шарик, заполненный водородом. Найти алкан. (СН4).
29. При каталитическом окислении 43,5 г алкана, массовая доля углерода в котором равна 82,7586%, образуется раствор предельной одноосновной кислоты. Определите массовую долю кислоты в растворе, считая выход продуктов реакции количественным. Определить формулу алкана. (С4Н10, 89,96%).
30. При нагревании 5,68 г йодалкана с избытком металлического натрия получили алкан объемом 358,4 мл, что составляет 80% от теоретически возможного. Определите молекулярную формулу йодалкана, напишите уравнения реакций. (CH3I)
31. Определите молекулярную формулу хлорпроизводного алкана, в 11,1 г которого содержится 4,26 г атомарного хлора. (C4H9Cl)
32. Определите молекулярную формулу хлорпроизводного пропана, в 3,39 г которого содержится 2,13 г атомарного хлора. (C3H6Cl2)
33. Углеводород массой 2,55 г занимает объем 1,55 л при давлении 93219 Па и 27°С. Назовите углеводород. (С3Н8).
34. Плотность по азоту смеси алканов равна 1,808. При бромировании этой смеси выделено только две пары изомерных монобромалканов. Суммарная масса более легких изомеров в продуктах реакции равна суммарной массе более тяжелых изомеров. Определите алканы и вычислите их массовые и объемные доли в исходной смеси. (С3Н8,С4Н10).
35. Оксид углерода (IV) смешали с одним из алканов. В этой газовой смеси объемная доля углекислого газа составила 50%, а массовая доля 59,46%. Определите молекулярную формулу алкана. (С2Н6).
36. Для сжигания порции алкана, содержащей 1·1023 молекул, требуется порция кислорода, содержащая 1,6 ·1024 атомов. Установите молекулярную формулу алкана. (С5Н12).
37. Алкан с разветвленным углеродным скелетом смешали с воздухом в объемном отношении 1:31. После поджигания алкан сгорел полностью. Определите формулу алкана. (С4Н10).
38. К некоторому объему алкана добавили в 10 раз больший объем смеси азота и кислорода с плотностью 1,357 г/л (н.у.), после чего смесь взорвали в закрытом сосуде. Алкан сгорел полностью. Объемная доля азота в полученной газовой смеси после приведения ее к н.у. составила 50%. Установите молекулярную формулу алкана. (С3Н8).
39. В молекуле одного из алканов содержится 42 электрона. Определите формулу алкана. (С5Н12).
40. Алкан, для сгорания которого требуется объем кислорода в 8 раз больше объема паров алкана, подвергли хлорированию. Масса алкана равна 32,4 г. Выход суммы монохлорпроизводных равен 66%. Определите формулу алкана, вычислите суммарную массу образовавшихся алканов. (С5Н12, 31,6 г).
41. Монохлоралкан массой 30,0 г, в котором массовая доля хлора равна 55,04%, подвергли радикальному хлорированию, в результате чего массовая доля хлора в органическом соединении увеличлась до 84,52%. Определите формулу монохлоралкана, вычислите объем выделившегося в ходе реакции хлороводорода. (C2H5Cl)
42. Смесь алкана и кислорода, объемное соотношение которых соответствует стехиометрическому, после сгорания, конденсации паров воды и приведения к исходным условиям сократилась по объему вдвое. Определите молекулярную формулу алкана. (С3Н8).
43. Алкан дегидрировали. Смесь алкена и алкина, оставшаяся после отделения водорода, заняла объем 448 мл (н.у.), а ее масса оказалась равной 0,54 г. Определите формулу алкана, вычислите массу алкана, вступившего в реакцию. (С4Н10, 0,58 г).
44. При хлорировании алкана образовалось 9,675 г монохлорпроизводного, которое при взаимодействии с водным раствором гидроксида натрия превратилось в кислородсодержащее соединение. При окислении последнего образовалось 9 г предельной одноосновной кислоты, на нейтрализацию которой необходимо 81 г раствора гидроксида натрия (r=1,08 г/мл) концентрацией 2 моль/л. Определите формулу углеводорода, напишите уравнения реакций. (C2H5Cl)
45. Бромированием алкана получен монобромид А, который обработкой раствором гидроксида натрия превращен в кислородсодержащее соединение Б. Пары вещества Б с кислородом пропущено под раскаленной медью. При взаимодействии образовавшегося при этом газообразного вещества В с избытком гидроксида диамминсеребра выделилось 43,2 г осадка. Какой углеводород был взят и в каком количестве, если при бромировании его получено 9,5 г монобромида А (выход на стадии бромирования 50%, остальные реакции проходят количественно). (СН4).
46. Для нейтрализации хлороводорода, образовавшегося при радикальном хлорировании 0,8 г алкана (объем 112 мл (н.у.)), потребовалось 7,28 мл 10%-го раствора гидроксида натрия (r=1,1 г/мл). Определите формулу алкана. Сколько атомов водорода в алкане заместилась хлором? (СН4).
47. При хлорировании 96 г алкана образовалась смесь моно-, ди- и трихлорзамещенных углеводородов. Объемные соотношения продуктов реакции в газовой фазе равны 1:2:3, а плотность паров по водороду для дихлорзамещенного соединения равна 42,5. Вычислите массовые доли веществ в образовавшейся смеси. (СН4).
48. Образец газообразного углеводорода объемом 15 мл смешали со 120 мл кислорода и смесь подожгли. По окончании реакции газообразные продукты реакции пропустили через концентрированный раствор гидроксида калия, при этом часть газа поглощается и остается 67,5 мл газа. Определите химическую формулу углеводорода.
49. 100 г предельного углеводорода, содержащего 84,2% углерода, нагрели в присутствии оксида хрома (III) до 500°С и получили смесь двух ароматических углеводородов. Эту смесь окислили перманганатом калия и выделили смесь органических кислот общей массой 90,3 г, содержащую 31,9% кислорода. Установите формулы всех углеводородов и определите выход ароматических углеводородов при условии, что их окисление проходило количественно. (C8H18, C6H5C2H5, C6H4(CH3)2)
50. При электролизе водного раствора калиевой соли предельной одноосновной карбоновой кислоты на аноде выделилась смесь газов с относительной плотностью по гелию 12,17. Назовите соль и продукты электролиза. (C2H5COOK)
51. При одинаковых условиях масса объема воздуха равна 0,123 г, а масса такого же объема углеводорода – 0,246 г. Определите формулу углеводорода. (С4Н10)
52. При сжигании хлорпроизводного алкана образовалось 672 мл оксида углерода (IV) и 0,54 г воды, а из хлора, содержащегося в образце, получено 8,61 г хлорида серебра. Определите формулу хлорпроизводного алкана. (CH2Cl2)
53. При сжигании некоторого газообразного углеводорода в хлоре расходуется четырехкратный объем хлора, при этом образуется углерод и хлороводород. А при сжигании этого же углеводорода в кислороде потребуется пятикратный объем последнего. Определите формулу углеводорода. (С3Н8).
54. При полном окислении 4,35 г алкана выделяется 216 кДж теплоты. Определите молекулярную формулу алкана, если теплота сгорания его равна 2880 кДж/моль. (C4H10)
55. При полном окислении монохлорпроизводного алкана избытком кислорода образуются углекислый газ, хлороводород и вода. Продукты реакции охладили и получили 28,85375% - ный раствор соляной кислоты. Определите формулу монохлорпроизводного алкана. (C5H11Cl)
56. При полном окислении монохлорпроизводного алкана избытком кислорода образуются углекислый газ, хлороводород и вода. Продукты реакции охладили и получили 25,259513% - ный раствор соляной кислоты. Определите формулу монохлорпроизводного алкана. (C6H13Cl)
