Решение задач на нахождение молекулярной формулы газообразного углеводорода

Решение задач вызывают некоторые трудности, поэтому многие ученики и студенты считаю их сложными. На самом деле, зная некоторые закономерности и приемы, можно с легкостью щелкать любую проблему.

При решении задач на нахождение молекулярной формулы газообразного углеводорода полезно знать общие формулы основных гомологических рядов углеводородов:

Название	Общая формула
Алканы	CnH2n+2
Алкены и циклические алканы	CnH2n
Алкины и алкадиены	CnH2n-2

Относительная плотность

Часто в задачах встречается такая формулировка: «Относительная плотность газа равна х по газу Г». Под буквой х может быть любое значение, а под Г – название любого газа.

Относительная плотность (D) = (молярная масса газа)/(молярная масса данного газа)

Использование этих теоретических сведений покажем на таком примере.

Пример 1

Определите молекулярную формулу алкана, если относительная плотность газа по азоту равна 2,07.

Решение

Сначала определим молярную массу алкана:

Mr = (относительная плотность) $\cdot$ (молярная масса азота)=2,07 $\cdot$ 28=58 г/моль.

Далее воспользуемся общей формулой алканов CnH2n+2. Зная молярную массу, можем определить значение n в общей формуле:

Mr = (молярная масса карбона) $\cdot$ (количество) + (молярная масса водорода) $\cdot$ (количество)=12 $\cdot$ n+1 $\cdot$ (2n+2)=14n+2.

Приравнивая, получаем:

58=14n+2

n=4

Таким образом молекулярная формула газа C4H10 – бутан.

Массовая доля

Часто в задачах требуется найти молекулярную формулу углеводорода, зная массовую часть одного из элементов.

Массовая часть (W) = (молярная масса элемента) $\cdot$ (количество)/(молярная масса газа) $\cdot$ 100%

Также приведем способ, как быстро определить молекулярную формулу углеводорода, зная массовую часть одного из элементов. Способ позволяет определить соотношение между количеством атомов карбона и гидрогена в соединение. Пусть формула соединения CkHm. Тогда k:m=(W(С)/12):(W(H)/1)

Рассмотрим на примере

Пример 2

Массовая часть Гидрогена в молекуле углеводорода равна 16,67%. Определите молекулярную формулу простейшего углеводорода.

Решение

Пусть формула соединения CkHm.

Тогда k:m=(W(С)/12):(W(H)/1)=((100-16,67)/12):(16,67/1)=(83,33/12):16,67= 6,94:16,67=1:2,4=5:12

Таким образом формула соединения C5H12

Горение

Последняя большая группа задач предполагает определение молекулярной формулы по продуктам горения. Для решения таких задач сначала нужно написать уравнение горения соответствующего углеводорода. Стоит помнить, что при взаимодействии углеводорода и кислорода всегда образуется только два продукта – углекислый газ и вода.

Например, уравнение горения алканов:

CnH2n+2 + ((3n+1)/2)O2 $\rightarrow$ nCO2 + (n+1)H2O

Пример 3

Для сгорания гомолога ацетилена, масса которого равна 30 г, нужно 320 л воздуха. Определите формулу углеводорода

Решение

Сперва напишем уравнения горения алкинов в общей форме:

CnH2n-2 + ((3n-1)/2)O2 $\rightarrow$ nCO2 + (n-1)H2O

Далее найдем сколько литров кислорода ушло (поскольку воздух – не чистый кислород, а содержит 21% кислорода)

V=320 $\cdot$ 0,21=67,2 л

n=V/V0=67,2/22,4=3 моль (поскольку при н.у. 1 моль любого газа занимает 22,4 л)

Далее составим уравнение:

n(CnH2n-2) $\cdot$ ((3n-1)/2)=n(O2)

(30/(12n + 2n-2))$\cdot$((3n-1)/2)=3

(30/(14n-2))$\cdot$(3n-1)=6

Решая, получаем n=3

Таким образом формула углеводорода C3H4

Научная статья по химии на заказ от проверенных экспертов по низкой цене!

Тест по теме «Формула газообразного углеводорода»