Нахождение количества вещества по его массе (объему)
Как решать задачи 35 на ЕГЭ по химии
В настоящее время на Едином госэкзамене по химии в части С (наиболее сложной) предлагается пять заданий. Первые три не связаны с количественными расчетами, последние два - это достаточно стандартные задачи.
Начнем с несложного примера.
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.
Приведенная задача - типичный пример задания C5. 90% реальных примеров на ЕГЭ строятся по аналогичной схеме: есть некоторое органическое соединение X, известен класс, к которому оно относится; определенная масса X способна прореагировать с известной массой реагента Y. Другой вариант: известна масса Y и масса продукта реакции Z. Конечная цель: идентифицировать Х.
|
|
Алгоритм решения подобных заданий также достаточно очевиден.
- 1) Определяем общую формулу гомологического ряда, к которому относится соединение Х.
- 2) Записываем реакцию исследуемого вещества Х с реагентом Y.
- 3) По массе Y (или конечного вещества Z) находим его количество.
- 4) По количеству Y или Z делаем вывод о количестве Х.
- 5) Зная массу Х и его кол-во, рассчитываем молярную массу исследуемого вещества.
- 6) По молярной массе X и общей формуле гомологического ряда можно определить молекулярную формулу Х.
- 7) Осталось записать ответ.
Рассмотрим этот алгоритм подробнее, по пунктам.
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 |
Кстати, нет необходимости механически запоминать формулы всевозможных гомологических рядов. Это не только невозможно, но и не имеет ни малейшего смысла! Гораздо проще научиться самостоятельно выводить эти формулы.
|
|
Уравнение реакции
Наиболее важные уравнения реакции, которые могут встретится при решении задач С5:
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
Для последней реакции записана лишь схема, поскольку в качестве окислителей могут выступать разные соединения.
Обращаю внимание на весьма 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
Ну, кажется, пора остановиться - я же не собирался писать учебник по органической химии. В заключение этого раздела хотелось бы еще раз напомнить о коэффициентах в уравнениях реакций. Если вы забудете их расставить (а такое, к сожалению, встречается слишком часто!) все дальнейшие количественные расчеты, естественно, становятся бессмысленными!
|
|
Нахождение количества вещества по его массе (объему)
Здесь все очень просто! Любому школьнику знакома 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).
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 60; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!