IV. Виведення молекулярної формули за об’ємом кисню, необхідного для спалювання органічної речовини

Приклад

На спалення 0,5 моль етиленового вуглеводню витрачається 33,6 л кисню (н.у.). Встановити формулу сполуки.

Д ано: Розв’язування:

υ(С_nH_2n) = 0,5 моль 1. Знаходимо кількість кисню:

V (O₂) = 33,6 л

С_nH_2n - ? 2. Складаємо рівняння реакції горіння етиленового вуглеводню у загальному

вигляді і розставляємо коефіцієнти:

С_nH_2n + хO₂ → nСО₂ + nН₂О

n+2n=2x

3n=2x

3.Складаємо пропорцію:

На 1 моль С_nH_2n йде 1,5 моль O₂ (n)

На 0,5 моль С_nH_2n йде 1,5 моль О₂ (за умовою)

Отже, у молекулі етиленового вуглеводню два атоми Карбону. А на два атоми Карбону припадає

чотири атоми Гідрогену. Формула вуглеводню С₂Н₄, це етилен.

Відповідь: формула вуглеводню С₂Н₄ (етилен)

V. Виведення молекулярної формули за об’ємними відношеннями газів

Приклад

При дегідратації первинного насиченого спирту утворився газоподібний алкен, об’єм якого виявився в 4 рази меншим, ніж об’єм карбон(VI)оксиду, що утворився при спалювані такої ж кількості спирту. Одержаний алкен може повністю знебарвити розчин бромованої води, де міститься 16г брому. Який спирт піддали дегідратації?

Дано: Розв’язування:

Складаємо рівняння відповідних реакцій:

m (Br₂) = 16г 1) Дегідратація первинного насиченого спирту:

С _nH_2n+1OH - ? С_nH_2n+1OH С_nH_2n + H₂O

2) Горіння первинного насиченого спирту:

С _nH_2n+1OH + О₂ СО₂ + Н₂О

3) Приєднання брому алкеном:

С _nH_2n + Br₂ С_nH_2n Br₂

Складаємо співвідношення реагуючих речовин та продуктів реакції:

V(С_nH_2n) : V (CO₂) = 1:4

4) Знаходимо кількість речовини Брому:

, за рівнянням υ(С_nH_2n) = 0,1 моль

5) За умовою задачі:

1 V С_nH_2n 4V CO₂

υ(С_nH_2n) = 0,1 моль

υ(CO₂) = 0,4 моль

υ(С_nH_2n): υ(CO₂) = 0,1 : 0,4 = 1:4

6) Формула алкену містить 4 атоми Карбону:

С₄Н₈

При гідратації алкену добудемо одноатомний насичений спирт С₄Н₉ОН

Відповідь: С₄Н₉ОН – бутанол

Vі. Виведення молекулярної формули за рівнянням стану ідеальних газів

Приклад

У сталеву посудину, місткість якої 2,75л, помістили 1,32г насиченого одноатомного спирту. Потім туди ввели 3,36л кисню (н. у.). Після підпалювання спирт повністю згорів, при цьому тиск у посудині за температурою 227ºС становив 306 кПа. Визначте формулу спирту.

Дано: Розв'язування:

Vпосуду = 2,75л 1) За рівнянням Менделєєва-Клапейрона:

m(C_nH_2n+1OH) = 1,32г

V(O₂) = 3,36л Виводимо формулу для визначення кількості речовини суміші продуктів

T = 227ºС згорання:

P =306 кПа , Т = 227 + 273 = 500 К;

C_nH_2n+1OH - ? R = 8,314

2) За законом збереження маси речовини, знаходимо масу кисню витраченого для спалювання насиченого одноатомного спирту:

3) Маса вихідних речовин:

Маса продуктів реакції:

Приймаємо υ(СО₂) = х,

υ(Н₂О) = 0,2025-х

Складаємо математичне рівняння за законом збереження мас речовин:

6,12 = 44х + (0,2025-х)18

6,12 = 44х + 3,645 – 18х

2,475 = 26х

х = 0,095

Отже, υ(СО₂) =0,095 моль, υ(Н₂О) = 0,1075 моль

4) Складаємо рівняння реакції горіння насиченого одноатомного спирту:

C _nH_2n+1OH + О₂ 5СО₂ + 6Н₂О

За співвідношенням υ(СО₂) : υ(Н₂О) = 0,095:0,1075 = 5:6

В сполуці спирту 5 атомів Карбону і 12 атомів Гідрогену.

Отже формула насиченого одноатомного спирту С₅Н₁₁ОН

Відповідь: С₅Н₁₁ОН – пентанол (аміловий спирт)