Розв’язування задач на знаходження формул органічних речовин

 

Тема: Розв’язування задач на знаходження формул органічних речовин

1.Створити конспект уроку

2.Вирішити задачі 1-4 та надіслати на пошту nataalex088@gmail.com

У курсі загальної та неорганічної хімії ми вже вчились виводити формули сполук на основі їхніх масових часток. На сьогоднішньому уроці ми з вами маємо пригадати вивчені способи та навчитися їх застосовувати для виведення формул органічних сполук.

Вивчення нового матеріалу

Виведення формул речовин за масовими частками елементів

Алгоритм 1

З використанням атомного фактора

1.     Позначити число атомів елементів через x, y, z.

2.     Знайти співвідношення між числом атомів у молекулі, поділивши масові частки кожного елемента на їх відносні атомні маси.

3.     Знайдене відношення перевести до цілочислового значення, для чого всі члени другої половини рівності розділити на найменше число.

4.     Написати найпростішу формулу речовини.

Алгоритм 2

Через кількість речовини

1.     Прийняти масу речовини за 100 г.

2.     Обчислити маси кожного з елементів у речовині.

3.     Обчислити кількості речовини кожного з елементів.

4.     Знайти співвідношення між кількостями елементів.

5.     Записати найпростішу формулу.

 

Приклад 1

Визначити молекулярну формулу алкану, масова частка Карбону в якому 84,3%.

Дано:                                  Розв’язання

w%(С) = 84,3%                   Спосіб 1

                                                С_хН_у

   С_хН_у - ?                      1. Яка масова частка Гідрогену в речовині?

w%(Н) = 100 % - 84,3% = 15,7%

2. Які співвідношення між атомами в речовині?

3. Приводимо знайдене співвідношення до цілочислового значення:

Спосіб 2

Нехай маса С_хН_у = 100 г.

1. Яка масова частка Гідрогену в речовині?

      w%(Н) = 100 % - 84,3% = 15,7%

2. Яка маса кожного елемента в сполуці?

3. Яка кількість речовини кожного елемента?

4. Яке співвідношення кількостей речовини кожного з елементів?

v(C):v(H) = 7.025 : 15.7 = 1 : 2.4 = 5 : 12.

Відповідь: С₅Н₁₂

Виведення формул речовин за масовими частками елементів та відносною густиною

Обчислення з використанням атомного фактора

Алгоритм 3

1.     Позначити число атомів кожного з елементів через x, y, z.

2.     Знайти співвідношення між числом атомів у молекулі, підливши масові частки кожного елемента на їх відносні атомні маси.

3.     Знайдене відношення перевести до цілочислового значення, для чого всі члени другої половини рівності розділити на найменше число.

4.     Написати найпростішу формулу й обчислити відносну молекулярну масу.

5.     Визначити справжню відносну молекулярну масу речовини за відносною густиною.

6.     Обчислити, у скільки разів справжня відносна молекулярна маса більша за відносну молекулярну масу формули найпростішої речовини.

7.     Число атомів кожного з елементів збільшити в потрібне число разів.

8.     Записати справжню формулу речовини.

 

Приклад 2

Масова частка Карбону в органічній речовини становить 82,76%, Гідрогену – 17,24%. Визначити формулу речовини, якщо відносна густина її за воднем становить 29.

2. Найпростіша формула – С₂Н₅.

     М(С₂Н₅) = 29 г/моль

3. Яка справжня молекулярна маса речовини?

     М_r(С_xН_y) = D ^. M(H₂) = 58

4. У скільки разів справжня відносна молекулярна маса більша за найпростішу відносну молекулярну масу?

5. Яка справжня формула речовини?

    С₄Н₁₀

    М(С₄Н₁₀) = 58 г/моль

Відповідь: С₄Н₁₀

Алгоритм 4

1.     Обчислити справжню молекулярну масу речовини за відносною густиною.

2.     Обчислити число атомів кожного з елементів у речовині за формулою:

3.     Записати формулу речовини та обчислити її молярну масу.

Розв’язання

1.     Яка справжня молекулярна маса речовини?

     М_r(С_xН_y) = D ^. M(H₂) = 58

2.     Яке число атомів Карбону і Гідрогену в сполуці?

3.     Яка справжня формула речовини?

М(С₄Н₁₀) = 58 г/моль

58 = 58

Отже, справжня формула – С₄Н₁₀

Відповідь: С₄Н₁₀

ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИРІШЕННЯ

1.     Виведіть формулу вуглеводню, масова частка Карбону в якому складає 82,8%, а маса 1 л цього газу (н.у.) – 2,59 г.

2.     Визначте формулу органічної речовини, якщо відомі масові частки елементів, які складають цю молекулу: w(С) = 92,3%, w(Н) = 7,7%. Відносна густина пари цієї речовини за воднем дорівнює 39.

3.     Вуглеводень, густина якого за нормальних умов дорівнює 2,5 г/л, має масову частку Карбону 0,8571. Виведіть молекулярну формулу вуглеводню.

4.     Визначіть молекулярну формулу органічної речовини, якщо відомі масові частки елементів, які складають цю сполуку: w(С) = 0,8571, w(Н) = 0,1429. Відносна густина пари цієї речовини за вуглекислим газом дорівнює 1,91.

 

ТЕМА УРОКУ: Ковалентні карбон-карбонові зв’язки в молекулах органічних сполук: простий, подвійний, потрійний. σ - зв’язки, π - зв’язки. Гібридизація атомних орбіталей.

ХІМІЧНІ ЗВ'ЯЗКИ МІЖ АТОМАМИ КАРБОНУ В МОЛЕКУЛАХ. Більшість органічних речовин мають ковалентний хімічний зв'язок.

Ковалентний хімічний зв'язок — зв'язок за допомогою спільних електронних пар. Він поділяється на полярний (спільні пари електронів зміщені до більш електронегативного атома) і неполярний (без зміщення спільної електронної пари до одного з атомів).

Атоми Карбону і Гідрогену мало відрізняються за значенням електронегативності, тому ковалентний хімічний зв'язок С—Н у молекулах вуглеводнів має слабку полярність. Зв'язки атомів Карбону в карбоновому ланцюзі теж ковалентні неполярні чи слабкополярні (полярність виникає внаслідок взаємного впливу атомів чи груп атомів у молекулах).

Залежно від кількості спільних електронних пар, між двома атомами Карбону може утворюватись одинарний, подвійний або потрійний ковалентний зв'язок.

Зазначимо, що в подвійному і потрійному карбон-карбонових зв'язках зв'язки нерівноцінні. У складі подвійного зв'язку один із зв'язків міцніший, а інший — слабкіший. У реакціях слабкіший зв'язок легко розривається і відбувається реакція приєднання. Цим зумовлюється висока хімічна активність органічних речовин з подвійним зв'язком атомів Карбону.

У потрійному зв'язку один зі зв'язків міцніший, а решта два — слабкіші. Ці два слабкіших зв'язки легко руйнуються під час хімічних реакцій. Саме тому органічні речовини з потрійним зв'язком атомів Карбону (наприклад, етин) легко вступають в реакції приєднання.

У молекулах органічної речовини утворення ще одного зв'язку зближує атоми Карбону, що сполучаються між собою. Найбільша довжина (як ви розумієте, вона вимірюється в нанометрах) одинарного (простого) хімічного зв'язку між атомами Карбону в алканах, дещо менша — подвійного зв'язку в алкенах, і ще менша — потрійного зв'язку в алкінах.

КЛАСИФІКАЦІЯ ВУГЛЕВОДНІВ. З тексту параграфа ви дізналися, що атоми Карбону можуть сполучатися між собою одинарним, подвійним і потрійним зв'язками, а також замикатися в коло (цикл). З урахуванням цих ознак створено класифікацію вуглеводнів, яка схематично показана на малюнку 2.

КЛАСИФІКАЦІЯ ОКСИГЕНОВМІСНИХ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН. Основною класифікаційною ознакою цієї групи органічних речовин є функціональні (характеристичні) групи.

Функціональні (характеристичні) групи — групи атомів, що входять до складу молекул усіх представників одного гомологічного ряду речовин і визначають їх спільні властивості.

У загальних формулах, що виражають склад оксигеновмісних речовин, зазначають функціональну групу, а решту складу молекули позначають великою літерою R латинського алфавіту або деталізують його записом частини загальної формули класу сполук (таблиця 2).

Завдання до уроку

Знаємо, розуміємо

1. Дайте визначення характеристичної групи.

2. Наведіть приклади:

• а) вуглеводнів;
• б) оксигеновмісних сполук;
• в) нітрогеновмісних сполук;
• г) органічних сполук із простими, подвійними, потрійними карбон-карбоновими зв'язками;
• д) ациклічних і циклічних сполук;
• е) сполук з різними характеристичними групами.

3. Укажіть нітрогеновмісну органічну сполуку: HNO3, C2H5OH, С2Н6, C2H5NH2, СО2, NO2. Схарактеризуйте її кількісний і якісний склад.

Застосовуємо

1. Укажіть органічну сполуку, що має функціональну групу —ОН.

• А бутан
• Б натрій гідроксид
• В етанол
• Г метан

2. Установіть відповідність між класом і формулою органічних сполук.

Клас органічних сполук

• 1 алкани
• 2 алкени
• 3 алкіни
• 4 спирти

3. Установіть відповідність між формулами речовин і класами органічних сполук, до яких вони належать.

Клас органічних сполук

• А спирти
• Б алкіни
• В амінокислоти
• Г карбонові кислоти
• Д аміни

4. Виведіть формулу вуглеводню, масова частка Гідрогену в якому становить 20 %, а відносна густина за метаном дорівнює 1,875.

5. Виведіть формулу вуглеводню, масова частка Карбону в якому становить 0,8276 а відносна густина за повітрям дорівнює 2.

6. Вуглеводень має однакову відносну молекулярну масу з вуглекислим газом і містить 81,82 % Карбону. Виведіть формулу вуглеводню.

7. Виведіть формулу вуглеводню, масова частка Гідрогену в якому дорівнює 14,285 %, а густина його за азотом становить 2.

8. Укажіть рядки, утворені формулами органічних сполук з однаковою масовою часткою Карбону.

• А С3Н6, С6Н6
• Б С4Н8, С2Н4
• В С5Н10, С3Н6О
• Г С2Н2, CH5N

9. Укажіть правильні твердження.

• А Етен — ациклічний вуглеводень з одним подвійним зв'язком
• Б Пропан — ізомер метану
• В Етан — гомолог метану
• Г Етанова кислота — нітрогеновмісна органічна сполука