33 задача по химии в ЕГЭ.

33 задача — вывод молекулярной и структурной формулы вещества.

За решение данной задачи ты можешь получить 3 балла.

1 балл — за правильные расчетные данные

2 балл — за установление структурной формулы

3 балл — за н6аписание химической реакции

Какие типы задач можно встретить в этом разделе?

Определение молекулярной формулы по продуктам сгорания и далее по химическим свойствам определение структурной формулы.
Определение молекулярной формулы по массовым долям или же общей формуле и также далее по химическим свойствам определение структурной формулы.

Таблица общих формул органических веществ:

Основные термины, которые пригодятся для решения:

Массовая доля элемента — содержание в веществе в процентах по его массе. Чтобы найти массовую долю, нужно разделить молярную массу вещества на массу, которая дана в задаче.
Истинная формула — это формула, в которой отражается реальное число атомов каждого вида, входящих в молекулу вещества.
Эмпирическая (простейшая или брутто-формула) — показывает соотношение атомов в веществе.

В случае, если в задаче даются исключительно массовые доли веществ, то в конечном итоге можно вычислить только простейшую формулу.

Относительная плотность. Обозначается латинской буквой «D». Это величина, показывающая во сколько компонент Х тяжелее компонента У. Важно помнить, что при расчете с использованием относительной плотности мы молярную массу делим на нее.

Помним, что молярная масса воздуха равняется 29.

Перейдем к методикам решения.

Определение формул веществ по массовым долям атомов, входящих в его состав.

Рассмотрим сразу на примере:

«Определите формулу вещества, если в нем содержится 84,21% углерода и 15,78% водорода и имеет относительную плотность по воздуху, равную 3,93.»

Пусть масса вещества равна $\rm 100$ г. Тогда масса $\rm C$ будет равна $\rm 84,21$ г, а масса $\rm H - 15,79$ г.
Найдём количество вещества каждого атома: $\rm \nu (C) = m / M = 84,21 / 12 = 7,0175$ моль, $\rm \nu (H) = 15,79 / 1 = 15,79$ моль.
Определяем мольное соотношение атомов $\rm C$ и $\rm H$ : $\rm C:H=7,0175:15,79$ (сократим оба числа на меньшее) $\rm = 1:2,25$ (домножим на 4) $=4:9.$ Таким образом, простейшая формула $\rm - C_4H_9$ . Однако вещества с такой формулой не существует. Для нахождения молекулярной формулы нам потребуется домножать простейшую формулу на небольшие числа: 2, 3 и т. п. Например при домножении эмпирической формулы на 2 мы получаем алкан, имеющий в своём составе 8 атомов углерода: $\rm - C_8H_{18}$ .Чтобы проверить, правильна ли найденная нами формула, необходимо использовать дополнительные данные, которые всегда указаны в задаче. Это могут быть либо химические свойства вещества, либо информация, позволяющая вычислить его молярную массу. В данном случае дана относительная плотность соединения по воздуху.
По относительной плотности рассчитаем молярную массу: $\rm M = D_{(B)} \cdot 29 = 114$ г/моль. Молярная масса, соответствующая простейшей формуле $\rm C_4H_9 - 57$ г/моль, это в $2$ раза меньше истинно молярной массы. Значит, истинная формула $\rm C_8H_{18}$ .

Структурная формула полученного соединения:

2. Определение формул веществ по продуктам сгорания.

В таком типе задач, количество вещества будем находить через объемы и массы сгораемого вещества. Данный тип не сильно отличается от предыдущего, поэтому алгоритм решения будет похожим.

«Относительная плотность паров органического соединения по азоту равна $2$ . При сжигании $9,8$ г этого соединения образуется $15,68$ л углекислого газа (н. у) и $12,6$ г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.»

Так как вещество при сгорании превращается в углекислый газ и воду, значит, оно состоит из атомов $\rm C, H$ и, возможно, $\rm O$ . Поэтому его общую формулу можно записать как $\rm C_xH_yC_z$ .
Схему реакции сгорания мы можем записать (без расстановки коэффициентов):

\rm C_xH_yO_z + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O

Находим количества веществ $\rm CO_2$ и $\rm H_2O$ , и определяем, сколько моль атомов $\rm C$ и $\rm H$ в них содержится: $\rm \nu (CO_2) = V / V_m = 15,68 / 22,4 = 0,7$ моль.
На одну молекулу $\rm CO_2$ приходится один атом $\rm C$ , значит, углерода столько же моль, сколько $\rm CO_2$ . $\rm \nu (CO_2) = 0,7$ моль $\rm \nu (H_2O) = m / M = 12,6 / 18 = 0,7$ моль.
В одной молекуле воды содержатся два атома $\rm H$ , значит количество водорода в два раза больше, чем воды. $\rm \nu (H) = 0,7 \cdot 2 = 1,4$ моль.
Проверяем наличие в веществе кислорода. Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы $\rm C$ и $\rm H$ . $\rm m(C) = 0,7 \cdot 12 = 8,4$ г, $\rm m(H) = 1,4 \cdot 1 = 1,4$ г Масса всего вещества $9,8$ г. $\rm m(O) = 9,8 - 8,4 - 1,4 = 0$ , т.е. в данном веществе нет атомов кислорода. Если бы кислород в данном веществе присутствовал, то по его массе можно было бы найти количество вещества и рассчитывать простейшую формулу, исходя из наличия трёх разных атомов.
Дальнейшие действия вам уже знакомы: поиск простейшей и истинной формул. $\rm C : H = 0,7 : 1,4 = 1 : 2$
Простейшая формула $\rm CH_2$ .
Истинную молярную массу ищем по относительной плотности газа по азоту (не забудьте, что азот состоит из двухатомных молекул $\rm N_2$ и его молярная масса $28$ г/моль): $\rm M = D_{no\ N_2} \cdot M_{(N_2)} = 2 \cdot 28 = 56$ г/моль.
Истинная формула $\rm CH_2$ , её молярная масса 14. 56/14=4
Истинная формула $\rm C_4H_8$ .

Структурная формула полученного соединения:

Частые ошибки при решении 33 задачи:

Некорректное оформление задачи.
Решение методами подборов, а не математических вычислений.
Незнание общих формул углеводородов и расчетных формул.
Ошибки при написании уравнений реакций.

Не все химические соединения вредны. Без водорода и кислорода, например, нельзя было бы получить воду, основной компонент пива.

Класс органических веществ	Общая молекулярная формула	Формула с выделенной кратной связью и функциональной группой
Алканы	$\rm C_nH_{2n+2}$	—
Алкены	$\rm C_nH_{2n}$	$\rm C_nH_{2n+1}-CH=CH_2$
Алкины	$\rm C_nH_{2n-2}$	$\rm C_nH_{2n+1}-C \equiv CH$
Диены	$\rm C_nH_{2n-2}$	—
Гомологи бензола	$\rm C_nH_{2n-6}$	$\rm C_6H_5-C_nH_{2n+1}$
Предельные одноатомные спирты	$\rm C_nH_{2n+2}O$	$\rm C_nH_{2n+1}-OH$
Многоатомные спирты	$\rm C_nH_{2n+2}O_x$	$\rm C_nH_{2n+2-x}(OH)_x$
Предельные альдегиды	$\rm C_nH_{2n}O$	$\rm C_nH_{2n+1}-\overset{\displaystyle O}{\overset{\parallel }{C}}-H$
Кетоны	$\rm C_nH_{2n}O$	$\rm C_nH_{2n+1}-\overset{\displaystyle O}{\overset{\parallel }{C}}-O-C_mH_{2m+1}$
Фенолы	$\rm C_nH_{2n-6}O$	$\rm C_6H_5(C_nH_{2n})-OH$
Предельные карбоновые кислоты	$\rm C_nH_{2n}O_2$	$\rm C_nH_{2n+1}-\overset{\displaystyle O}{\overset{\parallel }{C}}-OH$
Сложные эфиры	$\rm C_nH_{2n}O_2$	$\rm C_nH_{2n+1}-\overset{\displaystyle O}{\overset{\parallel }{C}}-O-C_mH_{2m+1}$
Амины	$\rm C_nH_{2n+3}N$	$\rm C_nH_{2n+1}NH_2$
Аминокислоты (предельные одноосновные)	$\rm C_nH_{2n+1}NO_2$	$\rm NH_2-\mkern -40mu \underset{\displaystyle \mkern 50mu C_nH_{2n+1}}{\underset{\mid}{CH}}\mkern -44mu -\overset{\displaystyle O}{\overset{\parallel }{C}}-OH$

Оглавление

Мы в соц. сетях

Факультеты ЕНИ