Тема 19

Задачи: формула по продуктам сгорания, кинетика, смеси

Что проверяют по спецификации:

Вывод формулы по продуктам сгоранияВывод формулы по массовым долямОтносительная плотность газовСредняя скорость реакцииГазовые смеси

Суть за минуту

Вторая группа расчётных задач — вывод молекулярной формулы и задачи на газовые смеси и кинетику. Формулу находят по продуктам сгорания или по массовым долям элементов, а молярную массу — по относительной плотности газа. Для газовых смесей удобно работать с объёмами: они пропорциональны количествам вещества.

Главные формулы

M=D_{H_2}\cdot2=D_{\text{возд}}\cdot29

Молярная масса по относительной плотности

M=\rho\cdot22{,}4

По плотности газа при н. у. (г/л)

n(C) = n(CO₂); n(H) = 2 · n(H₂O)

Атомы из продуктов сгорания

m(O) = m(в-ва) − m(C) − m(H)

Есть ли кислород в веществе

v=\dfrac{\Delta c}{\Delta t}

Средняя скорость реакции

Понятия и термины

Простейшая формула: Отношение атомов в наименьших целых числах
Истинная формула: Простейшая, умноженная на M(истинная) / M(простейшая)
Объёмная доля: φ = V(компонента) / V(смеси)

Разбор темы

Алгоритм вывода формулы

1. Найдите n(C) по CO₂ и n(H) по H₂O.

2. Найдите массы C и H; если их сумма меньше массы вещества, разница — кислород.

3. Составьте отношение C : H : O и приведите к целым числам.

4. Сравните с молярной массой, найденной по плотности.

Примеры задач с решением

Задача 1При сжигании 4,4 г углеводорода получили 13,2 г CO₂ и 7,2 г H₂O. Плотность по водороду 22. Найдите формулу.

n(C) = n(CO₂) = 13,2 / 44 = 0,3 моль; m(C) = 3,6 г.
n(H) = 2 · 7,2 / 18 = 0,8 моль; m(H) = 0,8 г. 3,6 + 0,8 = 4,4 г — кислорода нет.
C : H = 0,3 : 0,8 = 3 : 8, простейшая формула C₃H₈, M = 44.
M = 22 · 2 = 44 г/моль — совпадает.

Ответ C₃H₈ — пропан

Задача 2Вещество содержит 52,17% C, 13,04% H и 34,78% O. Плотность паров по водороду 23. Найдите формулу.

M = 23 · 2 = 46 г/моль.
m(C) = 46 · 0,5217 = 24 → 2 атома; m(H) = 46 · 0,1304 = 6 → 6 атомов; m(O) = 46 · 0,3478 = 16 → 1 атом.

Ответ C₂H₆O (этанол или диметиловый эфир)

Задача 3Смесь метана и этана объёмом 11,2 л (н. у.) сожгли, получили 15,68 л CO₂. Найдите объёмную долю метана.

Пусть x моль CH₄ и y моль C₂H₆: x + y = 0,5.
CO₂: x + 2y = 15,68 / 22,4 = 0,7.
y = 0,2, x = 0,3.
φ(CH₄) = 0,3 / 0,5 · 100% = 60%.

Ответ 60%

Задача 4Концентрация вещества за 10 с уменьшилась с 0,8 до 0,5 моль/л. Найдите среднюю скорость.

Δc = 0,8 − 0,5 = 0,3 моль/л.
v = 0,3 / 10 = 0,03 моль/(л·с).

Ответ 0,03 моль/(л·с)

Сложные задачи: шаг за шагом

Задача 1При сжигании 4,4 г органического вещества получили 13,2 г CO₂ и 7,2 г воды. Плотность паров вещества по воздуху 1,517. Установите формулу.

Идея: Весь углерод уходит в CO₂, весь водород — в воду. Если масса C + H меньше массы вещества — в нём есть кислород.

Шаг 1. Углерод
$n(\text{CO}_2)=13{,}2/44=0{,}3$ моль → $n(\text{C})=0{,}3$ , $m=3{,}6$ г.
Шаг 2. Водород
$n(\text{H}_2\text{O})=7{,}2/18=0{,}4$ моль → $n(\text{H})=0{,}8$ , $m=0{,}8$ г.
Шаг 3. Есть ли кислород
$3{,}6+0{,}8=4{,}4$ г = массе вещества → кислорода нет.
Шаг 4. Простейшая формула
$0{,}3:0{,}8=3:8$ → C₃H₈, $M=44$ .
Шаг 5. Проверка по плотности
$M=29\cdot1{,}517=44$ г/моль — совпадает. Это пропан.

Ответ C₃H₈ (пропан)

Частые ловушки на ЕНТ

Атомов водорода вдвое больше, чем моль воды.
Не забудьте проверить кислород: если m(C) + m(H) < m(вещества), он есть.
Плотность по воздуху умножают на 29, по водороду — на 2.

Запомнить

CO₂ → C, H₂O → 2H, остаток массы → O, плотность → M.

Проверь себя

1. Плотность газа по водороду 14. Его молярная масса:

Показать ответ

28 14 · 2 = 28 г/моль.

2. При сжигании образовалось 0,2 моль H₂O. Сколько моль атомов H было в веществе?

Показать ответ

0,4 В каждой молекуле воды 2 атома H.

3. Плотность газа по воздуху 2. Его молярная масса:

Показать ответ

58 2 · 29 = 58 г/моль.

Связанные темы

Узнай свой уровень: бесплатная диагностика ЕНТ