Главная страница
Навигация по странице:

  • 1. Общая формула гомологического ряда

  • 3. Нахождение количества вещества по его массе (объему)

  • 5. Вычисление молярной массы исследуемого вещества

  • 6. Определение молекулярной формулы Х.

  • Не забудьте записать ответ! Пример 1

  • задачи по химии. Задачи. Задачи 35 на егэ по химии Алгоритм решения подобных заданий Общая формула гомологического ряда


    Скачать 27.26 Kb.
    НазваниеЗадачи 35 на егэ по химии Алгоритм решения подобных заданий Общая формула гомологического ряда
    Анкорзадачи по химии
    Дата26.03.2022
    Размер27.26 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЗадачи.docx
    ТипДокументы
    #417613

    Задачи №35 на ЕГЭ по химии

    Алгоритм решения подобных заданий

    1. Общая формула гомологического ряда

    Наиболее часто используемые формулы сведены в таблицу:

    Гомологический ряд

    Общая формула

    Алканы

    CnH2n+2

    Алкены

    CnH2n

    Алкины

    CnH2n-2

    Диены

    CnH2n-2

    Арены

    CnH2n-6

    Предельные одноатомные спирты

    CnH2n+1ОН

    Предельные альдегиды

    CnH2n+1СОН

    Предельные монокарбоновые кислоты

    CnH2n+1СОOН

    2. Уравнение реакции

    1) ВСЕ органические вещества горят в кислороде с образованием углекислого газа, воды, азота (если в соединении присутствует N) и HCl (если есть хлор):

    CnHmOqNxCly + O2 = CO2 + H2O + N2 + HCl (без коэффициентов!)

    2) Алкены, алкины, диены склонны к реакциям присоединения (р-ции с галогенами, водородом, галогенводородами, водой):

    CnH2n + Cl2 = CnH2nCl2

    CnH2n + H2 = CnH2n+2

    CnH2n + HBr = CnH2n+1Br

    CnH2n + H2O = CnH2n+1OH

    Алкины и диены, в отличие от алкенов, присоединяют до 2 моль водорода, хлора или галогенводорода на 1 моль углеводорода:

    CnH2n-2 + 2Cl2 = CnH2n-2Cl4

    CnH2n-2 + 2H2 = CnH2n+2

    При присоединении воды к алкинам образуются карбонильные соединения, а не спирты!

    3) Для спиртов характерны реакции дегидратации (внутримолекулярной и межмолекулярной), окисления (до карбонильных соединений и, возможно, далее до карбоновых кислот). Спирты (в т.ч., многоатомные) реагируют с щелочными металлами с выделением водорода:

    CnH2n+1OH = CnH2n + H2O

    2CnH2n+1OH = CnH2n+1OCnH2n+1 + H2O

    2CnH2n+1OH + 2Na = 2CnH2n+1ONa + H2

    4) Химические свойства альдегидов весьма разнообразны, однако здесь мы вспомним лишь об окислительно - восстановительных реакциях:

    CnH2n+1COH + H2 = CnH2n+1CH2OH (восстановление карбонильных соединений в прис. Ni),

    CnH2n+1COH + [O] = CnH2n+1COOH

    важный момент: окисление формальдегида (НСОН) не останавливается на стадии муравьиной кислоты, НСООН окисляется далее до СО2 и Н2О.

    5) Карбоновые кислоты проявляют все свойства "обычных" неорганических кислот: взаимодействуют с основаниями и основными оксидами, реагируют с активными металлами и солями слабых кислот (напр., с карбонатами и гидрокарбонатами). Весьма важной является реакция этерификации - образование сложных эфиров при взаимодействии со спиртами.

    CnH2n+1COOH + KOH = CnH2n+1COOK + H2O

    2CnH2n+1COOH + CaO = (CnH2n+1COO)2Ca + H2O

    2CnH2n+1COOH + Mg = (CnH2n+1COO)2Mg + H2

    CnH2n+1COOH + NaHCO3 = CnH2n+1COONa + H2O + CO2

    CnH2n+1COOH + C2H5OH = CnH2n+1COOC2H5 + H2O

    3. Нахождение количества вещества по его массе (объему)

    формула, связывающая массу вещества (m), его количество (n) и молярную массу (M):

    m = n*M или n = m/M.

    Например, 710 г хлора (Cl2) соответствует 710/71 = 10 моль этого вещества, поскольку молярная масса хлора = 71 г/моль.

    Для газообразных веществ удобнее работать с объемами, а не с массами. Напомню, что количество вещества и его объем связаны следующей формулой: V = Vm*n, где Vm - молярный объем газа (22,4 л/моль при нормальных условиях).

    4. Расчеты по уравнениям реакций

    Это, наверное, главный тип расчетов в химии. Если вы не чувствуете уверенности при решении подобных задач, необходимо тренироваться.

    Основная идея заключается в следующем: количества реагирующих веществ и образующихся продуктов относятся так же, как соответствующие коэффициенты в уравнении реакции (вот почему так важно правильно их расставить!)

    Рассмотрим, например, следующую реакцию: А + 3B = 2C + 5D. Уравнение показывает, что 1 моль А и 3 моль B при взаимодействии образуют 2 моль C и 5 моль D. Количество В в три раза превосходит количество вещества А, количество D - в 2,5 раза больше количества С и т. д. Если в реакцию вступит не 1 моль А, а, скажем, 10, то и количества всех остальных участников реакции увеличатся ровно в 10 раз: 30 моль В, 20 моль С, 50 моль D. Если нам известно, что образовалось 15 моль D (в три раза больше, чем указано в уравнении), то и количества всех остальных соединений будут в 3 раза больше.

    5. Вычисление молярной массы исследуемого вещества

    Масса Х обычно дается в условии задачи, количество Х мы нашли в п. 4. Осталось еще раз использовать формулу М = m/n.

    6. Определение молекулярной формулы Х.

    Финальный этап. Зная молярную массу Х и общую формулу соответствующего гомологического ряда, можно найти молекулярную формулу неизвестного вещества.

    Пусть, например, относительная молекулярная масса предельного одноатомного спирта равна 46. Общая формула гомологического ряда: CnH2n+1ОН. Относительная молекулярная масса складывается из массы n атомов углерода, 2n+2 атомов водорода и одного атома кислорода. Получаем уравнение: 12n + 2n + 2 + 16 = 46. Решая уравнение, получаем, что n = 2. Молекулярная формула спирта: C2H5ОН.

    Не забудьте записать ответ!

    Пример 1. 10,5 г некоторого алкена способны присоединить 40 г брома. Определите неизвестный алкен.

    Решение. Пусть молекула неизвестного алкена содержит n атомов углерода. Общая формула гомологического ряда CnH2n. Алкены реагируют с бромом в соответствии с уравнением:

    CnH2n + Br2 = CnH2nBr2.

    Рассчитаем количество брома, вступившего в реакцию: M(Br2) = 160 г/моль. n(Br2) = m/M = 40/160 = 0,25 моль.

    Уравнение показывает, что 1 моль алкена присоединяет 1 моль брома, следовательно, n(CnH2n) = n(Br2) = 0,25 моль.

    Зная массу вступившего в реакцию алкена и его количество, найдем его молярную массу: М(CnH2n) = m(масса)/n(количество) = 10,5/0,25 = 42 (г/моль).

    Теперь уже совсем легко идентифицировать алкен: относительная молекулярная масса (42) складывается из массы n атомов углерода и 2n атомов водорода. Получаем простейшее алгебраическое уравнение:

    12n + 2n = 42.

    Решением этого уравнения является n = 3. Формула алкена: C3H6.

    Ответ: C3H6.

    Пример 2. На полное гидрирование 5,4 г некоторого алкина расходуется 4,48 л водорода (н. у.) Определите молекулярную формулу данного алкина.

    Решение. Будем действовать в соответствии с общим планом. Пусть молекула неизвестного алкина содержит n атомов углерода. Общая формула гомологического ряда CnH2n-2. Гидрирование алкинов протекает в соответствии с уравнением:

    CnH2n-2 + 2Н2 = CnH2n+2.

    Количество вступившего в реакцию водорода можно найти по формуле n = V/Vm. В данном случае n = 4,48/22,4 = 0,2 моль.

    Уравнение показывает, что 1 моль алкина присоединяет 2 моль водорода (напомним, что в условии задачи идет речь о полном гидрировании), следовательно, n(CnH2n-2) = 0,1 моль.

    По массе и количеству алкина находим его молярную массу: М(CnH2n-2) = m(масса)/n(количество) = 5,4/0,1 = 54 (г/моль).

    Относительная молекулярная масса алкина складывается из n атомных масс углерода и 2n-2 атомных масс водорода. Получаем уравнение:

    12n + 2n - 2 = 54.

    Решаем линейное уравнение, получаем: n = 4. Формула алкина: C4H6.

    Ответ: C4H6.

    Пример 3. При сгорании 112 л (н. у.) неизвестного циклоалкана в избытке кислорода образуется 336 л СО2. Установите структурную формулу циклоалкана.

    Решение. Общая формула гомологического ряда циклоалканов: СnH2n. При полном сгорании циклоалканов, как и при горении любых углеводородов, образуются углекислый газ и вода:

    CnH2n + 1,5n O2 = n CO2 + n H2O.

    Обратите внимание: коэффициенты в уравнении реакции в данном случае зависят от n!

    В ходе реакции образовалось 336/22,4 = 15 моль углекислого газа. В реакцию вступило 112/22,4 = 5 моль углеводорода.

    Дальнейшие рассуждения очевидны: если на 5 моль циклоалкана образуется 15 моль CO2, то на 5 молекул углеводорода образуется 15 молекул углекислого газа, т. е., одна молекула циклоалкана дает 3 молекулы CO2. Поскольку каждая молекула оксида углерода (IV) содержит по одному атому углерода, можно сделать вывод: в одной молекуле циклоалкана содержится 3 атома углерода.

    Вывод: n = 3, формула циклоалкана - С3Н6.

    формуле С3Н6 соответствует всего один изомер - циклопропан.

    Ответ: циклопропан.

    Пример 4. 116 г некоторого предельного альдегида нагревали длительное время с аммиачным раствором оксида серебра. В ходе реакции образовалось 432 г металлического серебра. Установите молекулярную формулу альдегида.

    Решение. Общая формула гомологического ряда предельных альдегидов: CnH2n+1COH. Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот, в частности, под действием аммиачного раствора оксида серебра:

    CnH2n+1COH + Ag2O = CnH2n+1COOH + 2Ag.

    Примечание. В действительности, реакция описывается более сложным уравнением. При добавлении Ag2O к водному раствору аммиака образуется комплексное соединение [Ag(NH3)2]OH - гидроксид диамминсеребра. Именно это соединение и выступает в роли окислителя. В ходе реакции образуется аммонийная соль карбоновой кислоты:

    CnH2n+1COH + 2[Ag(NH3)2]OH = CnH2n+1COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O.

    Еще один важный момент! Окисление формальдегида (HCOH) не описывается приведенным уравнением. При взаимодействии НСОН с аммиачным раствором оксида серебра выделяется 4 моль Ag на 1 моль альдегида:

    НCOH + 2Ag2O = CO2 + H2O + 4Ag.

    Будьте осторожны, решая задачи, связанные с окислением карбонильных соединений!

    Вернемся к нашему примеру. По массе выделившегося серебра можно найти количество данного металла: n(Ag) = m/M = 432/108 = 4 (моль). В соответствии с уравнением, на 1 моль альдегида образуется 2 моль серебра, следовательно, n(альдегида) = 0,5n(Ag) = 0,5*4 = 2 моль.

    Молярная масса альдегида = 116/2 = 58 г/моль. Дальнейшие действия попробуйте проделать самостоятельно: необходимо составить уравнение решить его и сделать выводы.

    Ответ: C2H5COH.

    Пример 5. При взаимодействии 3,1 г некоторого первичного амина с достаточным количеством HBr образуется 11,2 г соли. Установите формулу амина.

    Решение. Первичные амины (СnH2n+1NH2) при взаимодействии с кислотами образуют соли алкиламмония:

    СnH2n+1NH2 + HBr = [СnH2n+1NH3]+Br-.

    К сожалению, по массе амина и образовавшейся соли мы не сможем найти их количества (поскольку неизвестны молярные массы). Пойдем по другому пути. Вспомним закон сохранения массы: m(амина) + m(HBr) = m(соли), следовательно, m(HBr) = m(соли) - m(амина) = 11,2 - 3,1 = 8,1.

    Обратите внимание на этот прием, весьма часто используемый при решении C 5. Если даже масса реагента не дана в явной форме в условии задачи, можно попытаться найти ее по массам других соединений.

    Итак, мы вернулись в русло стандартного алгоритма. По массе бромоводорода находим количество, n(HBr) = n(амина), M(амина) = 31 г/моль.

    Ответ: CH3NH2.

    Пример 6. Некоторое количество алкена Х при взаимодействии с избытком хлора образует 11,3 г дихлорида, а при реакции с избытком брома - 20,2 г дибромида. Определите молекулярную формулу Х.

    Решение. Алкены присоединяют хлор и бром с образованием дигалогенпроизводных:

    СnH2n + Cl2 = СnH2nCl2,

    СnH2n + Br2 = СnH2nBr2.

    Бессмысленно в данной задаче пытаться найти количество дихлорида или дибромида (неизвестны их молярные массы) или количества хлора или брома (неизвестны их массы).

    Используем один нестандартный прием. Молярная масса СnH2nCl2 равна 12n + 2n + 71 = 14n + 71. М(СnH2nBr2) = 14n + 160.

    Массы дигалогенидов также известны. Можно найти количества полученных веществ: n(СnH2nCl2) = m/M = 11,3/(14n + 71). n(СnH2nBr2) = 20,2/(14n + 160).

    По условию, количество дихлорида равно количеству дибромида. Этот факт дает нам возможность составить уравнение: 11,3/(14n + 71) = 20,2/(14n + 160).

    Данное уравнение имеет единственное решение: n = 3.

    Ответ: C3H6


    написать администратору сайта