Для решения задач на нахождение молекулярной формулы по продуктам сгорания сначала разбираем какие продукты могут образовываться и как соотносится число молей образующихся веществ с количеством вещества элементов в сгоревшем веществе.
CxHy+a O2àx CO2+0,5y H2O, a=(4x+y)/4;
CxHyOz+ b O2àx CO2+0,5y H2O ( необходимо учитывать кислород в составе сгорающего вещества);
CxHyNz+ a O2àx CO2+0,5y H2O+0,5z N2;
CxHyClz+ a O2àx CO2+0,5y H2O+0,5z Cl2;
CxHyOzNaw+ d O2à CO2+0,5y H2O+Na2CO3,
n(Na)=2n(Na2CO3),
n(C)=n(CO2)+n(Na2CO3).
В условиях задач по нахождению молекулярной формулы по продуктам сгорания обычно есть значения: масса или объем сгоревшего вещества, масса воды и масса или объем углекислого газа, образующихся после сгорания, молярная масса или данные по которым можно её вычислить (плотность, относительная плотность и тд.).
Попробуем составить подобное условие. Пусть для реакции взяли 2 моль вещества, молекулярная формула которого C6H12. По уравнению реакции получаем:
C6H12 + 9 O2 à 6 CO2 + 6H2O
по уравнению реакции1моль 9моль6моль6моль;
по условию задачи 2моль 18моль 12моль 12моль.
Вычисляем необходимые данные:
m(C6H12)=84.2=168(г);
V(CO2)=12.22,4=268,8(л);
m(H2O)=12.18=216(г);
DH2(C6H12)=84/2=42.
Составляем условие задачи и решаем её.
Найти молекулярную формулу вещества, если при полном сгорании 168г образуется 268,8л углекислого газа и 216г воды и относительная плотность по водороду его пара равна 42.
n(CO2)=268,8:22,4=12(моль); n(C)= n(CO2)=12(моль); m(C)=12.12=144(г);
n(H2O)=216:18=12(моль); n(H)=2n(H2O)=24(моль);m(H)=24.1=24(г);
m(O)=m(смеси)-m(C)-m(O)=168-144-24=0(г) => CxHY
n(C):n(H)=12:24=1:2 => CH2- простейшая формула;
М(в-ва)= DH2(в-ва).2=42.2=84(г/моль)
n (12+2)=84, n=6 => C6H12-истинная формула
Задание: составить и решить задачу зная, что в реакцию горения вступает 13,8г (0,3 моль) этанола.
Тема 4. Газовые законы в уравнениях реакций. Задачи на «избыток-недостаток».
Основные понятия, законы и формулы: закон сохранения массы веществ, закон Авагадро и следствия из него, нормальные условия, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона.
На основе уравнения вычисляем сколько г и л углекислого газа образуется при полном сгорании 22,4л этана (88г; 44,8л). Приходим к выводу, что при неизменном давлении и температуре объёмы реагирующих и образующихся газов относятся между собой как коэффициенты в уравнении реакции.
2 C2H6 + 7 O2 à 4 CO2 + 6 H2O.
Вычисляем сколько г и л углекислого газа образуется, если для реакции дана смесь из 60г этана и 224л кислорода. В данном случае можно подсчитать
количество молей двух реагирующих веществ. Если исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении (т.е. без избытка-недостатка), то количества
их молей должны относиться как 2 к 7. Если же какого-либо вещества больше, то оно находится в избытке и прореагирует не полностью, тогда расчет надо вести по тому веществу, которое находится в недостатке и прореагирует полностью.
Решение:
n(C2H6)=m/M=60:30=2(моль); n(O2)=V/Vm=224:22,4=10(моль).
по условию:2 моль 10 моль х моль
2 C2H6 + 7 O2 à 4 CO2 + 6 H2O.
по уравнению: 2 моль7моль 4моль
Чтобы узнать что в недостатке обозначаем одно из данных за y и находим неизвестное.
по условию:y моль 10 моль
2 C2H6 + 7 O2 à 4 CO2 + 6 H2O.
по уравнению: 2 моль7моль
=> y=2.10:7=2,86(моль)- надо этана для реакции с 10 моль кислорода, а дали только 2 моль => этан в недостатке, расчеты делаем по нему.
х=2.4:2=4(моль); m(C2H6)=4.30=120(г); V(C2H6)=4.22,4=89,6(л).
После совместного решения ученики составляют самостоятельно условие задачи на избыток-недостаток, используя любое уравнение реакции этерификации, и решают её.
Решаем задачу:
Объем смеси метана с кислородом при н.у. равен 100 мл. После сгорания всего метана за счет находившегося в смеси кислорода и приведения к н.у. получено 50 мл новой газовой смеси. Определите объемы газов в смеси до реакции.
Решение:
CH4 + 2 O2 à CO2 + 2 H2O(ж)
Пусть х мл метана было в смеси, тогда кислорода (100-х)мл,
CH4
O2
CO2
до р-ции
х мл
(100-х)мл
0 мл
вз-ет
х мл
2х мл
0 мл
послер-ции
0 мл
(100-х)-2х мл
х мл