طرق حل المسائل في الكيمياء. مسائل في استنتاج الصيغة الكيميائية للمادة

نظرية المهمة 35 من امتحان الدولة الموحد في الكيمياء

العثور على الصيغة الجزيئية للمادة

إيجاد الصيغة الكيميائية للمادة من خلال الكسور الكتلية للعناصر

الكسر الكتلي لعنصر ما هو نسبة كتلته إلى الكتلة الكلية للمادة التي يدخل فيها:

$W=(م(العناصر))/(م(العناصر))$

يتم التعبير عن الكسر الكتلي لعنصر ($W$) بكسور الوحدة أو كنسبة مئوية.

المشكلة 1. التركيب العنصري للمادة هو كما يلي: الجزء الكتلي من الحديد هو $72.41%$، والجزء الكتلي من الأكسجين هو $27.59%$. استنتج الصيغة الكيميائية.

منح:

$W(Fe)=72.41%=0.7241$

$W(O)=27.59%=0.2759$

حل:

1. لإجراء العمليات الحسابية، اختر كتلة الأكسيد $m$(أكسيد)$=100$ g، وستكون كتل الحديد والأكسجين كما يلي:

$m(Fe)=m_(أكسيد)·W(Fe); م(الحديد)=100·0.7241=72.41$ جم.

$m(O)=m_(أكسيد)·W(O); م(س)=100·0.2759=27.59 دولارًا أمريكيًا جم.

2. مقادير مادتي الحديد والأكسجين متساوية على التوالي:

$ν(Fe)=(m(Fe))/(M(Fe));ν(Fe)=(72.41)/(56)=1.29.$

$ν(O)=(m(O))/(M(O));ν(O)=(27.59)/(16)=1.72.$

3. أوجد النسبة بين كمية مادتي الحديد والأكسجين:

$ν(Fe) : ν(O)=1.29: 1.72.$

نأخذ الرقم الأصغر $1 (1.29=1)$ ونجد:

$Fe: O=1: 1.33$.

4. بما أن الصيغة يجب أن تحتوي على عدد صحيح من الذرات، فإننا نختصر هذه النسبة إلى أعداد صحيحة:

$Fe: O=1: 1.33=2: 2.66=3·3.99=3: 4$.

5. استبدل الأرقام الموجودة واحصل على صيغة الأكسيد:

$Fe: O=3:4$، أي أن صيغة المادة هي $Fe_3O_4$.

الإجابة: $Fe_3O_4$.

إيجاد الصيغة الكيميائية للمادة من الكسور الكتلية للعناصر، إذا تمت الإشارة إلى الكثافة أو الكثافة النسبية لمادة معينة في الحالة الغازية

المشكلة 2. الجزء الكتلي للكربون في الهيدروكربون هو $80%$. تبلغ الكثافة النسبية للهيدروكربون بالنسبة للهيدروجين 15 دولارًا.

منح:

حل:

1. دعونا نشير إلى صيغة المادة بالرمز $C_(x)H_(y)$.

2. أوجد عدد مولات ذرات الكربون والهيدروجين في 100$ جرام من هذا المركب:

$x=n(C); ص = ν(H).$

$ν(C)=(m(C))/(M(C))=(80)/(12)=6.6;ν(H)=(m(H))/(M(H))=( 20)/(1)=20.$

1 الطريق.

3. العلاقة بين الذرات:

$x: y=6.6: 20=1: 3$، أو $2: 6$.

أبسط صيغة للمادة هي $CH_3$.

4. تحديد الوزن الجزيئي للهيدروكربون من خلال الكثافة النسبية لأبخرته.

$M_r$(مادة)$=2D(H_2)=32D(O_2)=29D$(هواء).

$M_x=2D(H_2)=2·15=30$ جم/مول.

5. احسب الوزن الجزيئي النسبي للهيدروكربون باستخدام أبسط صيغة:

$M_r(CH_3)=A_r(C)+3A_r(H)=12+3=15$.

6. قيم $M_x$ و $M_r$ غير متطابقة، $M_r=(1)/(2)M_x$، وبالتالي فإن الصيغة الهيدروكربونية هي $C_2H_6$.

دعونا نتحقق من: $M_r(C_2H_6)=2A_r(C)+6A_r(H)=2·12+6·1=30$.

إجابة:الصيغة الجزيئية للهيدروكربون $C_2H_6$ هي الإيثان.

الطريقة 2.

3. العلاقة بين الذرات:

$(x)/(y)=(6.6)/(20);(x)/(y)=(1)/(3.03);y=3.03x.$

5. يمكن تمثيل الكتلة المولية على النحو التالي:

$M_r(C_xH_y)=A_r(C)_x+A_r(H)_y; M_r(C_xH_y)=12x+y$ أو $30=12x+1y$.

6. نحل نظامًا من معادلتين بمجهولين:

$\(\table\ y=3.03x; \12x+y=30;$ $12x+3.03x=30;x=2;y=6.$

إجابة:الصيغة $C_2H_6$ هي الإيثان.

إيجاد الصيغة الكيميائية للمادة بناءً على بيانات المادة الأولية ونواتج احتراقها (باستخدام معادلة التفاعل الكيميائي)

المشكلة 3. أوجد الصيغة الجزيئية للهيدروكربون بكثافة $1.97$ جم/لتر، إذا كان احتراق $4.4$ جم منه في الأكسجين ينتج $6.72$ لتر من أول أكسيد الكربون (IV) (ns.) و$7.2$ جم من الماء .

منح:

$m(C_xH_y)=4.4$ ز

$ρ(C_xH_y)=1.97$ جم/لتر

$V(CO_2)=6.72$ ل

$m(H_2O)=7.2$ ز

حل:

1. لنرسم رسمًا تخطيطيًا لمعادلة احتراق الهيدروكربون

$(C_xH_y)↖(4.4 جم)+O_2→(CO_2)↖(6.72l)+(H_2O)↖(7.2 جم)$

2. احسب الكتلة المولية $C_xH_y·M=ρ·V_m$،

$M=1.97$ جم/لتر$·22.4$ لتر/مول$=44$ جم/مول.

الوزن الجزيئي النسبي $M_r=44$.

3. تحديد كمية المادة:

$ν(C_xH_y)=(m)/(M)$ أو $ν(C_xH_y)=(4.4)/(44)=0.1$ مول.

4. باستخدام قيمة الحجم المولي نجد:

$ν(CO_2)=(m)/(M)$ أو $ν(H_2O)=(7.2)/(18)=0.4$ مول.

6. لذلك: $ν(C_xH_y) : ν(CO_2) : νH_2O=0.1$ mol $: 0.3$ mol $: 0.4$ mol أو $1: 3: 4$، والتي يجب أن تتوافق مع المعاملات في المعادلة وتسمح لك لتحديد عدد ذرات الكربون والهيدروجين:

$C_xH_y+O_2→3CO+4H_2O$.

الشكل النهائي للمعادلة هو :

$C_3H_8+5O_2→3CO_2+4H_2O$.

إجابة:الصيغة الهيدروكربونية $C_3H_8$ - البروبان.

إذا كنا نعرف الصيغة الكيميائية للمادة، يكفي أن نحسب ببساطة الكتل النسبية لكل عنصر فيها.

على ما يبدو، يمكن التمييز بين نوعين رئيسيين من المسائل الحسابية القائمة على النماذج شارعالمواد الكيميائية. أولاً، بمعرفة الكتل الذرية لكل عنصر، يمكنك حساب كتلته الإجمالية لكل مول من المادة وتحديد النسبة المئوية لكل عنصر. ثانيًا، يمكنك حل المسألة العكسية: العثور على الصيغة الكيميائية بناءً على نسبة معينة من العناصر الموجودة في المادة (استنادًا إلى بيانات التحليل الكيميائي)

دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة.

مثال 1. احسب النسبة المئوية لكسور الكتلة لكل عنصر في حمض الفوسفوريك.
حل.بمعرفة الكتل الذرية النسبية لكل عنصر، نحسب مجموعها لـ H 3 PO 4:

M r (N 3 P0 4) = 3A r (N) + A r (P) + 4A r (0) = 3. 1 + 31 + 16 . 4 = 98. إذن، على سبيل المثال، محتوى الهيدروجين هو

مثال 2. يشكل الحديد ثلاثة أكاسيد مع الأكسجين. يحتوي أحدهما على 77.8% حديد والآخر 70.0 والثالث 72.4%. تحديد صيغ الأكاسيد.

حل. لنكتب صيغة أكسيد الحديد في الحالة العامة: F x O y . دعونا نجد العلاقة س:صويؤدي ذلك إلى نسبة صحيحة، ونحدد صيغ الأكاسيد.

1. لقد وجد تجريبيًا أن مادة معينة لها كتلة مولية 116 جم/مول تحتوي على 23±2% نيتروجين. من الضروري توضيح نسبة النيتروجين.

2. أظهر التحليل الكيميائي لمركب نيتروجين-هيدروجين ذو وزن جزيئي نسبي 32 أن الجزء الكتلي للنيتروجين في المركب هو 66%. إثبات أن نتائج التحليل غير صحيحة.

3. حدد صيغة المادة التي كتلتها 1.22 كتلة. أجزاء من البوتاسيوم، 1.11 بالوزن. أجزاء من الكلور و 2.00 بالوزن. أجزاء من الأكسجين. هل هناك مواد أخرى لها نفس التركيب النوعي؟ ماذا يمكنك أن تقول (بلغة الصيغ) عن تركيبها الكمي؟

4. تحتوي بعض كلوريدات المعادن على 74.7% كلور؛ التعرف على المعدن المجهول .

5. يحتوي الملح الذي يحتوي على بعض العناصر X على نسبة كتلة العناصر التالية
X: H: N: O = 12: 5: 14: 48. ما هي صيغة هذا الملح؟

6. في منتصف القرن التاسع عشر. تم تخصيص قيم الكتلة الذرية التالية لليورانيوم: 240 (مندليف)، 180 (أرمسترونج)، 120 (بيرسيليوس). وتم الحصول على هذه القيم من نتائج التحليل الكيميائي لقطران اليورانيوم (أحد أكاسيد اليورانيوم)، والتي أظهرت أنه يحتوي على 84.8% يورانيوم و15.2% أكسجين. ما هي الصيغة التي نسبها مندليف وأرمسترونج وبيرسيليوس إلى هذا الأكسيد؟

7. تحتوي بعض الشبة (الهيدرات البلورية ذات التركيبة A 1 + B 3 + (SO 4) 2.12H 2 O) على 51.76% أكسجين و4.53% هيدروجين. تحديد صيغة الشبة.

8. يحتوي المركب على الهيدروجين (جزء الكتلة - 6.33٪)، الكربون (جزء الكتلة - 15.19٪)، الأكسجين (جزء الكتلة - 60.76٪) وعنصر آخر، عدد ذراته في الجزيء يساوي عدد الكربون الذرات. حدد نوع المركب، وإلى أي فئة ينتمي، وكيف يتصرف عند تسخينه.

1. 23% نيتروجين

يمكن أن تحتوي المادة فقط على عدد صحيح من ذرات النيتروجين ( الكتلة النسبية 14). وهذا يعني أن كتلة النيتروجين في مول واحد من المادة يجب أن تكون من مضاعفات 14. وبالتالي، يجب أن يحتوي 116 جم من المادة على 14 ن (جم) من النيتروجين (14، 28، 42، 56، إلخ). الرقم الأقرب إلى 26.7 (مضاعفات 14) هو 28. الجزء الكتلي للنيتروجين في المادة يساوي

2 . إذا تم إجراء التحليل الكيميائي بشكل صحيح، فيجب أن يحتوي على جزيء مركب النيتروجين والهيدروجين

لا يمكن أن يكون عدد الذرات في الجزيء كسريًا، لذلك تم إجراء التحليل بشكل غير صحيح.

3. للعثور على التركيب الكمي، نقوم بتقسيم الأجزاء الكتلية للعناصر إلى كتلها الذرية النسبية

أي أن صيغة المادة المرغوبة هي KC1O 4 (بيركلورات البوتاسيوم).

وترد نفس العناصر في هيبوكلوريت البوتاسيوم KClO، كلوريت البوتاسيوم KClO 2، كلورات البوتاسيوم KClO 3.

التيتانيوم أو المغنيسيوم.

لحل مسائل من هذا النوع من الضروري معرفة الصيغ العامة لأصناف المواد العضوية والصيغ العامة للحساب الكتلة الموليةمواد هذه الفئات:

خوارزمية قرار الأغلبية مشاكل في العثور عليها الصيغة الجزيئية يشمل الإجراءات التالية:

- كتابة معادلات التفاعل منظر عام;

— العثور على كمية المادة n التي يُعطى لها الكتلة أو الحجم، أو التي يمكن حساب كتلتها أو حجمها وفقًا لشروط المشكلة؛

— إيجاد الكتلة المولية للمادة M = m/n، والتي يجب تحديد صيغتها؛

— إيجاد عدد ذرات الكربون في الجزيء ورسم الصيغة الجزيئية للمادة.

أمثلة على حل مسألة 35 من امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء لإيجاد الصيغة الجزيئية لمادة عضوية من نواتج الاحتراق مع الشرح

ينتج عن احتراق 11.6 جم من المادة العضوية 13.44 لترًا من ثاني أكسيد الكربون و10.8 جم من الماء. تبلغ كثافة بخار هذه المادة في الهواء 2. وقد ثبت أن هذه المادة تتفاعل مع محلول الأمونيا من أكسيد الفضة، ويتم اختزالها تحفيزيًا بواسطة الهيدروجين لتكوين كحول أولي وتكون قادرة على الأكسدة بمحلول محمض من برمنجنات البوتاسيوم إلى حمض الكربوكسيل. بناءً على هذه البيانات:
1) إنشاء أبسط صيغة للمادة الأولية،
2) تأليفه الصيغة الهيكلية,
3) إعطاء معادلة التفاعل لتفاعله مع الهيدروجين.

حل:الصيغة العامة للمادة العضوية هي CxHyOz.

دعونا نحول حجم ثاني أكسيد الكربون وكتلة الماء إلى مولات باستخدام الصيغ:

ن = م/مو ن = الخامس/ الخامسم،

الحجم المولي Vm = 22.4 لتر/مول

n(CO 2) = 13.44/22.4 = 0.6 مول، => تحتوي المادة الأصلية على n(C) = 0.6 مول،

n(H 2 O) = 10.8/18 = 0.6 مول، => تحتوي المادة الأصلية على ضعف الكمية n(H) = 1.2 مول،

وهذا يعني أن المركب المطلوب يحتوي على الأكسجين بكمية:

ن(O)= 3.2/16 = 0.2 مول

دعونا نلقي نظرة على نسبة ذرات C وH وO التي تشكل المادة العضوية الأصلية:

ن(C) : n(H) : n(O) = س: ص: ض = 0.6: 1.2: 0.2 = 3: 6: 1

لقد وجدنا أبسط صيغة: C3H6O

لمعرفة الصيغة الحقيقية، دعونا نجد الكتلة المولية مركب عضويوفقا للصيغة:

M(СxHyOz) = دير(СxHyOz) *M(الهواء)

مصدر M (СxHyOz) = 29*2 = 58 جم/مول

دعونا نتحقق مما إذا كانت الكتلة المولية الحقيقية تتوافق مع الكتلة المولية لأبسط صيغة:

M (C 3 H 6 O) = 12*3 + 6 + 16 = 58 جم/مول - يقابل، => الصيغة الحقيقية تتطابق مع أبسط صيغة.

الصيغة الجزيئية: C3H6O

من بيانات المشكلة: "تتفاعل هذه المادة مع محلول الأمونيا من أكسيد الفضة، ويتم اختزالها تحفيزيًا بواسطة الهيدروجين لتكوين كحول أولي ويمكن أكسدتها بمحلول محمض من برمنجنات البوتاسيوم إلى حمض كربوكسيلي"، نستنتج أنها مادة ألدهيد.

2) عندما تفاعل 18.5 جم من حمض الكربوكسيل أحادي القاعدة المشبع مع كمية زائدة من محلول بيكربونات الصوديوم، تم إطلاق 5.6 لتر (ns) من الغاز. تحديد الصيغة الجزيئية للحمض.

3) يتطلب حمض أحادي الكربوكسيل المشبع بوزن 6 جم نفس كتلة الكحول من أجل الأسترة الكاملة. وهذا ينتج 10.2 غرام من استر. تحديد الصيغة الجزيئية للحمض.

4) تحديد الصيغة الجزيئية لهيدروكربون الأسيتيلين إذا كانت الكتلة المولية لناتج تفاعله مع فائض بروميد الهيدروجين أكبر بأربع مرات من الكتلة المولية للهيدروكربون الأصلي

5) عند احتراق مادة عضوية وزنها 3.9 جرام يتكون أول أكسيد الكربون (IV) وزنه 13.2 جرام وماء وزنه 2.7 جرام اشتق صيغة المادة علما أن كثافة بخار هذه المادة بالنسبة للهيدروجين هي 39.

6) عند احتراق مادة عضوية وزنها 15 جرام يتكون أول أكسيد الكربون (IV) حجمه 16.8 لتر وماء وزنه 18 جرام اشتق صيغة المادة مع العلم أن كثافة بخار هذه المادة لفلوريد الهيدروجين هي 3.

7) عند حرق 0.45 جم من المادة العضوية الغازية، تم إطلاق 0.448 لتر (ns) من ثاني أكسيد الكربون، و0.63 جم من الماء، و0.112 لتر (ns.) من النيتروجين. كثافة الأصل مادة غازيةللنيتروجين 1.607. تحديد الصيغة الجزيئية لهذه المادة.

8) أنتج احتراق المواد العضوية الخالية من الأكسجين 4.48 لترًا من ثاني أكسيد الكربون، و3.6 جرامًا من الماء، و3.65 جرامًا من كلوريد الهيدروجين. تحديد الصيغة الجزيئية للمركب المحترق.

9) عند احتراق مادة عضوية وزنها 9.2 جم، يتكون أول أكسيد الكربون (IV) بحجم 6.72 لتر (ns.) وماء وزنه 7.2 جم. تحديد الصيغة الجزيئية للمادة.

10) أثناء احتراق مادة عضوية وزنها 3 جرام يتكون أول أكسيد الكربون (IV) بحجم 2.24 لتر وماء وزنه 1.8 جرام ومن المعروف أن هذه المادة تتفاعل مع الزنك.
بناءً على بيانات شروط المهمة:
1) إجراء الحسابات اللازمة لتحديد الصيغة الجزيئية للمادة العضوية؛
2) كتابة الصيغة الجزيئية للمادة العضوية الأصلية؛
3) وضع صيغة هيكلية لهذه المادة تعكس بشكل لا لبس فيه ترتيب روابط الذرات في جزيئها.
4) اكتب معادلة تفاعل هذه المادة مع الزنك.

تحديد صيغة المادة عن طريق الكسور الكتلية العناصر الكيميائية(نتائج التحليل الكمي) أو حسب الصيغة العامة للمادة

1. الكسر الكتلي للعنصر في المادة.
الكسر الكتلي لعنصر ما هو محتواه في المادة كنسبة مئوية من الكتلة. على سبيل المثال، تحتوي المادة ذات التركيبة C2H4 على ذرتين كربون و4 ذرات هيدروجين. إذا أخذنا جزيءًا واحدًا من هذه المادة، فإن وزنها الجزيئي سيكون مساويًا لـ:
السيد(C2H4) = 2 12 + 4 1 = 28 أ. يأكل. ويحتوي على 2 12 أ. يأكل. كربون.

للعثور على الكسر الكتلي للكربون في هذه المادة، عليك قسمة كتلته على كتلة المادة بأكملها:
ω(C) = 12 2 / 28 = 0.857 أو 85.7%.
إذا كانت المادة موجودة صيغة عامة CxHyOz، فإن كسور الكتلة لكل ذرات تساوي أيضًا نسبة كتلتها إلى كتلة المادة بأكملها. الكتلة x لذرات C هي - 12x، وكتلة ذرات H هي y، والكتلة z لذرات الأكسجين هي 16z.
ثم
ω(C) = 12 س / (12س + ص + 16ض)

صيغة لإيجاد الكسر الكتلي لعنصر في المادة:

ω العنصر =، × 100%

حيث Ar نسبي الكتلة الذريةعنصر؛ n هو عدد ذرات العنصر الموجود في المادة؛ السيد - الكتلة الجزيئية النسبية للمادة بأكملها

2. الصيغة الجزيئية والأبسط للمادة.
الصيغة الجزيئية (الحقيقية) هي صيغة تعكس العدد الحقيقي للذرات من كل نوع الموجودة في جزيء المادة.
على سبيل المثال، C6H6 هي الصيغة الحقيقية للبنزين.
أبسط صيغة (تجريبية) توضح نسبة الذرات في المادة. على سبيل المثال، بالنسبة للبنزين النسبة C:H = 1:1، أي أن أبسط صيغة للبنزين هي CH. يمكن أن تكون الصيغة الجزيئية هي نفس الصيغة الأبسط أو تكون مضاعفتها.

3. إذا كانت المشكلة تعطي فقط الكسور الجماعية للعناصر، ثم في عملية حل المشكلة من الممكن حساب أبسط صيغة للمادة فقط. للحصول على الصيغة الحقيقية في المشكلة، يتم عادةً تقديم بيانات إضافية - الكتلة المولية، أو الكثافة النسبية أو المطلقة للمادة، أو بيانات أخرى يمكنك من خلالها تحديد الكتلة المولية للمادة.

4. الكثافة النسبية للغاز X بالنسبة للغاز Y هي DpoU(X).
الكثافة النسبية D هي قيمة توضح عدد المرات التي يكون فيها الغاز X أثقل من الغاز Y. ويتم حسابها كنسبة الكتل المولية للغازات X وY:
DpoU(X) = M(X) / M(Y)
غالبا ما تستخدم للحسابات الكثافة النسبية للغازات للهيدروجين والهواء.
الكثافة النسبية للغاز X بالنسبة للهيدروجين:
Dby H2 = M(غاز X) / M(H2) = M(غاز X) / 2
الهواء عبارة عن خليط من الغازات، لذلك يمكن حساب متوسط ​​الكتلة المولية له فقط. تعتبر قيمته 29 جم / مول (استنادًا إلى متوسط ​​التركيب التقريبي). لهذا السبب:
د عن طريق الجو = م(غاز X) / 29

5. كثافة الغاز المطلقة الظروف العادية.
الكثافة المطلقة للغاز هي كتلة 1 لتر من الغاز في الظروف العادية. عادة بالنسبة للغازات يتم قياسها بالجرام / لتر.
ρ = م (غاز) / الخامس (غاز)
إذا أخذنا 1 مول من الغاز، فإن: ρ = M / Vm،
ويمكن إيجاد الكتلة المولية للغاز عن طريق ضرب الكثافة في الحجم المولي.

مهمة 1: حدد صيغة المادة إذا كانت تحتوي على 84.21% C و 15.79% H ولها كثافة نسبية في الهواء تساوي 3.93.

1. لتكن كتلة المادة 100 جم، فإن كتلة C ستكون 84.21 جم، وكتلة H ستكون 15.79 جم.

2. أوجد كمية المادة لكل ذرة:
ν(C) = م / م = 84.21 / 12 = 7.0175 مول،
ν(H) = 15.79 / 1 = 15.79 مول.

3. تحديد النسبة المولية لذرات C وH:
ج: ح = 7.0175: 15.79 (سنقسم كلا الرقمين على الأصغر) = 1: 2.25 (سنضرب في 1، 2،3،4، الخ حتى يظهر 0 أو 9 بعد العلامة العشرية. ب تحتاج هذه المشكلة ليتم ضربها في 4) = 4: 9.
وبالتالي، فإن أبسط صيغة هي C4H9.

4. باستخدام الكثافة النسبية، احسب الكتلة المولية:
M = D(الهواء) 29 = 114 جم/مول.
الكتلة المولية المقابلة لأبسط صيغة C4H9 هي 57 جم/مول، وهي أقل مرتين من الكتلة المولية الحقيقية.
لذا فإن الصيغة الحقيقية هي C8H18.

المشكلة 2 : حدد صيغة الألكاين الذي كثافته 2.41 جم/لتر في الظروف العادية.

الصيغة العامة للألكين СnH2n−2
بالنظر إلى كثافة الألكاين الغازي، كيف يمكن العثور على كتلته المولية؟ الكثافة ρ هي كتلة 1 لتر من الغاز في الظروف العادية.
نظرًا لأن مولًا واحدًا من المادة يشغل حجمًا قدره 22.4 لترًا، فأنت بحاجة إلى معرفة مقدار وزن 22.4 لترًا من هذا الغاز:
M = (الكثافة ρ) (الحجم المولي Vm) = 2.41 جم/لتر 22.4 لتر/مول = 54 جم/مول.
بعد ذلك، لننشئ معادلة تتعلق بالكتلة المولية وn:
14 ن − 2 = 54, ن = 4.
وهذا يعني أن الألكاين لديه الصيغة C4H6.

المشكلة 3 : حدد صيغة ثنائي كلورو ألكان الذي يحتوي على 31.86% كربون.

الصيغة العامة لثنائي كلورو ألكان هي CnH2nCl2، وهناك ذرتان من الكلور وذرات كربون n.
إذن فإن الجزء الكتلي من الكربون يساوي:
ω(C) = (عدد ذرات C في الجزيء) (الكتلة الذرية لـ C) / (الكتلة الجزيئية لثنائي كلورو ألكان)
0.3186 = ن 12 / (14 ن + 71)
ن = 3، مادة - ثنائي كلوروبروبان. С3Н6Cl2

وفي بعض المسائل لا يكون التركيب العنصري للمادة المطلوبة واضحا من نص الشرط. غالبًا ما يتعلق هذا بتفاعلات احتراق المواد العضوية. عادة ما يرتبط عدم اليقين التركيبي بإمكانية وجود الأكسجين في المادة المحروقة. في الخطوة الأولى لحل مثل هذه المشاكل، من الضروري تحديد التركيب العنصري للمادة المطلوبة عن طريق الحساب.

المشكلة 2.11.
نتيجة لحرق 1.74 جم من مركب عضوي، تم الحصول على 5.58 جم من خليط ثاني أكسيد الكربون وH 2 O. وتبين أن كميات مواد CO 2 وH 2 O في هذا الخليط متساوية. حدد الصيغة الجزيئية لمركب عضوي إذا كانت الكثافة النسبية لبخاره بالنسبة للأكسجين هي 1.8125.
منح:
كتلة المركب العضوي: m org v.va = 1.74 جم؛
الكتلة الإجمالية لمنتجات المحلول: m(CO 2) + m(H 2 O) = 5.58 g;
نسبة كميات المواد في منتجات المحلول: ن(CO2) = ن(ح2س)؛
كثافة البخار النسبية للمادة الأولية بالنسبة للأكسجين: D(O 2) = 1.8125.
يجد:الصيغة الجزيئية للمركب المحترق.
حل:
الخطوة 1. لم تتم الإشارة إلى فئة المركب العضوي المحترق، لذلك لا يمكن الحكم على التركيب العنصري إلا من خلال منتجات التفاعل. من الواضح أن الكربون والهيدروجين تم تضمينهما في تكوين المادة المحروقة، حيث أن هذه العناصر موجودة في منتجات الاحتراق، وشارك الأكسجين فقط من الهواء في التفاعل. علاوة على ذلك، تم نقل كل الكربون وكل الهيدروجين بالكامل من المادة الأصلية إلى CO 2 وH 2 O. وربما كان تكوين المركب المطلوب يتضمن الأكسجين أيضًا.
يمكن توضيح حالة وجود أو عدم وجود الأكسجين باستخدام البيانات المستمدة من ظروف المشكلة. نحن نعرف كتلة المركب العضوي المحترق والبيانات الكمية،
المتعلقة بالمنتجات. من الواضح أنه إذا كانت الكتلة الإجمالية للكربون من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين من H 2 O مساوية لكتلة المادة العضوية الأصلية، فلن يكون هناك أكسجين في تركيبتها. وإلا إذا

m[(C)(في CO 2)] + m[(H)(في H 2 O)] > m org. إن-فا

كان الأكسجين جزءًا من المادة الأصلية، وتتحدد كتلته بالفرق:

م منظمة. in-va – m(C)(في CO 2) – m(H)(في H 2 O) = m(O)(في in-ve الأصلي).

دعونا نحدد كتلة الكربون والهيدروجين في منتجات التفاعل ونقارنها بكتلة المادة الأولية.
1. يحتوي الشرط على معلومات حول الكتلة الإجمالية لنواتج التفاعل، وبالتالي نحتاج أولاً إلى تحديد كتل كل منتج على حدة. للقيام بذلك، نشير إلى كمية مادة ثاني أكسيد الكربون المتكون بالقيمة " أ" ثم حسب الشرط:

n(CO 2) = n(H 2 O) = مول.

وباستخدام القيمة "a" كما هو معروف نجد كتلة CO 2 وH 2 O:

م(CO 2) = م(CO 2). ن(CO2) = (44.أ) ز،
م(ح2س) = م(ح2س). ن(H2O) = (18.أ) ز.

نلخص التعبيرات الناتجة ونساويها بقيمة الكتلة الإجمالية لمنتجات التفاعل من الحالة:

(44 . أ) + (18 . أ) = 5,58.

لقد حصلنا على معادلة رياضية ذات مجهول واحد. وبحلها نجد قيمة الكمية المجهولة: أ = 0,09.

بهذه القيمة نشير إلى كمية مادة كل منتج:

ن(CO2) = ن(H2O) = 0.09 مول.

2. دعونا نجد كتلة الكربون في ثاني أكسيد الكربون باستخدام الخوارزمية:

n(СO 2) ---> n(С) (في CO 2) ---> م(С) (في CO 2)
n(C)(في ثاني أكسيد الكربون) = n(CO2) = 0.09 مول (وفقًا للمؤشرات في الصيغة).
م (C) (في CO 2) = ن (C) (في CO 2). م(ج) = 0.09. 12 = 1.08 جم = م(ج) (بشكله الأصلي)

3. دعونا نجد كتلة الهيدروجين في الماء الناتج باستخدام الخوارزمية:

ن(H2O) ---> n(H)(في H2O) ---> م(H)(في H2O)
n(H) (في H 2 O) > n(H 2 O) 2 مرات (وفقًا للمؤشرات في الصيغة)
ن(ح)(في ح 2 يا) = 2. ن(ح2س) = 2. 0.09 = 0.18 مول
m(H)(في H2O) = n(H)(في H2O) . م (ح) = 0.18. 1 = 0.18 جم = م (ن) (في صيغته الأصلية)

4. قارن الكتلة الإجمالية للكربون والهيدروجين مع كتلة المادة الأولية:

م(C)(في CO 2) + م(H)(في H2O) = 1.08 + 0.18 = 1.26 جم؛
م منظمة. إن-فا = 1.74 جم.
م(C)(في CO 2) + م(H)(في H2O) > م org. v.v-a،

ولذلك يدخل الأكسجين في تركيبة المادة الأصلية.

m(O)(في الأصل) = m org. in-va – m(C)(في CO 2) – m(H)(في H 2 O) = 1.74 -1.26 = 0.48 جم.

5. إذًا فإن المادة الأولية تحتوي على: الكربون والهيدروجين والأكسجين.
لن تختلف الإجراءات الإضافية عن أمثلة المهام التي تمت مناقشتها مسبقًا. دعونا نشير إلى المادة المطلوبة بالرمز C x H y O z.

الخطوة 2. لنرسم مخططًا لتفاعل الاحتراق:

ج س ن ص ض . + O2 ---> CO2 + H2O

الخطوه 3. دعونا نحدد نسبة كميات المادة ( ن) الكربون والهيدروجين والأكسجين في العينة الأصلية للمادة العضوية. لقد حددنا بالفعل كمية مادتي الكربون والهيدروجين في الخطوة الأولى.
كميات المادة ( ن) من الأكسجين سنجد من البيانات المتعلقة بكتلته:

الخطوة 4. نجد أبسط صيغة:

ن(ج) : ن(ح) : ن(س) = 0.09: 0.18: 0.03

نختار أصغر قيمة (في هذه الحالة "0.03") ونقسم الأرقام الثلاثة عليها:

لقد حصلنا على مجموعة من الأعداد الصحيحة الأصغر:

ن(ج) : ن(ح) : ن(س) = 3: 6:1

هذا يجعل من الممكن كتابة أبسط صيغة: C 3 H 6 O 1

الخطوة 5. الكشف عن الصيغة الحقيقية.
بناءً على البيانات المتعلقة بكثافة البخار النسبية للمادة المطلوبة بالنسبة للأكسجين، نحدد الكتلة المولية الحقيقية:

م صحيح = د(س2) . م(O2) = 1.8125. 32 = 58 جم/مول.

دعونا نحدد قيمة الكتلة المولية لأبسط صيغة:

م بسيط. = 3.12 + 6. 1 +1 . 16 = 58 جم/مول.

م بسيط. = م صحيح. ولذلك، فإن أبسط صيغة صحيحة.

C3H6O هي الصيغة الجزيئية للمادة المحروقة.

إجابة:ج3ح6س.