Розв’язування розрахункових задач на виведення формули речовини за продуктами спалювання

Визначити формулу вуглеводню, при спалюванні 10 г якого одержали 27,5 г карбон(ІV) оксид і 22,5 г води. Відносна густина його парів за киснем дорівнює 0,5.

Дано: m(C_xH_y) = 10 г m(CО₂) = 27,5 г m(H₂О) = 22,5 г DО₂(С_хН_у) = 0,5 С_хН_у-?

10 г

Розв’язування: І спосіб: С_хН_у + О₂ → хСО₂ + у/₂Н₂О 1) Яка молярна маса вуглеводню? Мr(С_хН_у) = DО₂(С_хН_у) ∙ Мr(О₂) = 0,5 ∙ 32 г/моль = 16 г/моль

10 г

2) Яка кількість атомів Карбону?

27,5 г

С_хН_у + О₂ → хСО₂ + у/₂Н₂О

М=16 г/моль М=44 г/моль

10 г 16 г

m=16 г m=44х г

27,5 г 44х г

16 г ∙ 27,5 г 10 г ∙ 44 г

х = = 1

3) Яка кількіст

7,2 г

ь атомів Гідрогену?

С_хН_у + О₂ → хСО₂ + у/₂Н₂О

М=16 г/моль М=18 г/моль

10 г 16г

m=16 г m=9у г

22,5 г 9у г

16 г ∙ 22,5 г 10 г ∙ 9 г

у = = 4

4) Перевірка (яка молярна маса знайденого вуглеводню СН₄?)

Мr(СН₄) = Аr(С)∙n + Аr(Н)∙n = 12 г/моль ∙ 1 + 1 г/моль ∙ 4 = 16 г/моль

Відповідь: СН₄ – метан ІІ спосіб: С_хН_у + О₂ → СО₂ + Н₂О З цієї схеми видно, що всі атоми Карбону із даної речовини переходять у СО₂, а Гідрогену – в Н₂О. Знаючи маси СО₂ і Н₂О, розраховуємо для них кількості цих речовин. 1) Яка кількість речовини СО₂?

m(СО₂) М(СО₂)

27,5 г 44 г/моль

υ(СО₂) = = = 0,625 моль

2) Яка кількість речовини Н₂О?

m(Н₂О) М(Н₂О)

22,5 г 18 г/моль

υ(Н₂О) = = = 1,25 моль

У молекулі СО₂ один атом Карбону, а в молекулі Н₂О – два атоми Гідрогену.

3) Яке число молів атомів Карбону?

υ(С) = υ(СО₂) = 0,625 моль

4) Яке число молів атомів Гідрогену?

υ(Н) = υ(Н₂О) = 2 ∙ 1,25 моль = 2,5 моль

5) Яке найпростіше чисельне відношення чисел молів атомів у цій речовині?

υ(С): υ(Н) = 0,625: 2,5 = 6,25: 25

Якщо знайдені числа поділити на найменше з них число, знайдемо числа:

6,25

= 1: 4

6,25 6,25

6) Яка молярна маса вуглеводню?

Мr(С_хН_у) = DО₂(С_хН_у) ∙ Мr(О₂) = 0,5 ∙ 32 г/моль = 16 г/моль

7) Перевірка (яка молярна маса знайденого вуглеводню СН₄?)

Мr(СН₄) = Аr(С)∙n + Аr(Н)∙n=12 г/моль∙1+1 г/моль∙4 = 16 г/моль

Відповідь: СН₄ – метан

Завдання для самоконтролю

84. Визначити формулу вуглеводню, при спалюванні 4,4 г якого одержали 13,2 г карбон(ІV) оксид і 7,2 г води. Відносна густина його парів за воднем дорівнює 22.

85. Спалили 7,2 г органічної речовини, густина якої за воднем дорівнює 36. У результаті було одержано 22 г карбон(ІV) оксид і 10,8 г води. Визначте молекулярну формулу цієї речовини.

86. При спалюванні 1,84 г органічної речовини утворюється 3,36 л (н.у.) карбон(ІV) оксиду і 1,44 г води. Молярна маса речовини 92 г/моль. Визначити молекулярну формулу сполуки.

87. У результаті спалювання 112 мл газу утворилося 448 мл карбон(ІV) оксиду і 0,45 г води. Густина речовини за воднем – 29. Визначити молекулярну формулу газу.

ЦИКЛІЧНІ ТА АРОМАТИЧНІ ВУГЛЕВОДНІ

Циклічні сполуки

Циклічні сполуки – це сполуки, які мають замкнутий ланцюг.

Циклічні сполуки ще називають циклопарафінами.

Гомологічний ряд та номенклатура циклічних сполук

СН₂ Н₂С СН₂ СН₂

Н₂С СН₂

Н₂С СН₂ Н₂С СН₂ Н₂С СН₂

циклопропан циклобутан циклопентан

Н ₂С СН₂ Н₂С СН₂ Н₂С СН₂

Н₂С СН₂ Н₂С СН₂ Н₂С СН₂

циклогексан СН₂ Н₂С СН₂

циклогептан циклооктан

Назва циклічних сполук походить від назв насичених вуглеводнів із додаванням префікса цикло-.

Знаходження в природі

Циклічні сполуки головним чином знаходяться в складі деяких нафт. Звідси й інша назва циклічних сполук – нафтени.

Фізичні властивості

Циклопропан і циклобутан за звичайних умов – гази, а циклопентан і циклогексан – рідини. Циклічні сполуки у воді практично не розчиняються.

Хімічні властивості

1. Приєднання водню (гідрування):

СН₂

t, kt

+ Н₂ → CН₃-СН₂-СН₃

Н₂С СН₂^пропан

^{циклопропан}

2. Заміщення (хлорування):

Н Н H Cl

С C

Н₂С СН₂

t, kt, hυ

Н₂С СН₂

+ Сl

Н₂С СН₂ Н₂С СН₂

СН₂ СН₂

^{циклогексан хлорциклогексан}

3. Дегідрування (відщеплення водню):

СН₂ CН

Н₂С СН₂

t, kt

НС

СН

+ 3Н₂

Н₂С СН₂ НС СН

СН₂ СН

^{циклогексан бензен}

Одержання

1. Дегідрування (відщеплення водню) насичених вуглеводнів:

t, kt

СН₂

CН₃-СН₂-СН₃ → + Н₂

^пропан Н₂С СН₂

^{циклопропан}

2. Взаємодія металічного натрію з дигалогенпохідних насичених вуглеводнів:

СН₂-СН₂-С

+ 2Na →

l Н₂

С-

СН

+ 2NaCl

₂

СН₂-СН₂-Сl Н₂С-СН₂

^{дихлорбутан циклобутан}

Застосування

Із циклічних сполук практичне значення мають циклогексан, метилциклогексан та деякі інші. В процесі ароматизації нафти ці сполуки перетворюються в ароматичні вуглеводні – в бензен, толуен та інші речовини, які широко використовуються для синтезу барвників, медикаментів тощо. Циклопропан використовують для наркозу.

Завдання для самоконтролю

88. Які вуглеводні відносяться до циклічних сполук? Чому циклічні сполуки іноді називають нафтенами?

89. Складіть рівняння реакцій, при допомозі яких можна одержати: а) циклобутан із бутану; б) бутан із циклобутану; в) бензен із гексану.

90. Наведіть рівняння повного згорання циклопропану і циклогексану.

Бензен

На ранній стадії розвитку органічної хімії ароматичними називали сполуки, які виділяли з природних запашних речовин – рослинних смол, бальзамів, ладану, ефірних масел. Деякі з них володіли приємним запахом (ванілін). Але, мабуть, жодна зі сполук не викликала такого інтересу дослідників, як бензин – ця проста за складом речовина. У подальшому було встановлено, що багато відомих ароматичних сполук є похідними бензену чи можуть бути утворені з нього. З того часу бензен, його похідні та гомологи називають ароматичними сполуками.

Термін «ароматичний» в сучасному розумінні стосується не запаху, а будови і хімічних властивостей цих речовин.

Ароматичні вуглеводні – це органічні речовини, до складу яких входять одне або декілька бензенових ядер.

Міжнародна назва ароматичних вуглеводнів – арени.