Визначення Формули Органічної Речовини: Повний Розбір Задачі

by Admin 61 views
Визначення Формули Органічної Речовини: Повний Розбір Задачі

Привіт, друзі! Сьогодні ми з вами поринемо у світ хімії, а саме розберемо задачу, яка допоможе нам визначити формулу органічної речовини. Отже, у нас є 3,9 г органічної речовини, яку спалили. В результаті утворилося 6,72 л карбон(IV) оксиду (вуглекислого газу) та 0,15 моль води. Також нам відома густина речовини за воднем, яка дорівнює 39. Давайте разом розберемось, як знайти формулу цієї речовини крок за кроком. Не хвилюйтеся, все буде зрозуміло! Головне – увага та трохи терпіння. Поїхали!

Крок 1: Визначаємо кількості речовин продуктів згоряння

Першим ділом нам потрібно визначити кількості речовин продуктів згоряння. У нас є два продукти: вуглекислий газ (CO₂) та вода (H₂O). Для вуглекислого газу ми знаємо об'єм (6,72 л). Щоб перевести об'єм у кількість речовини (в молях), нам потрібно використати молярний об'єм газу, який за нормальних умов (н.у.) становить 22,4 л/моль. Отже:

  • Кількість речовини CO₂ (ν(CO₂)) = Об'єм CO₂ / Молярний об'єм = 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль.

Чудово! Тепер у нас є кількість речовини вуглекислого газу. Щодо води, то кількість її речовини нам вже відома з умови задачі: ν(H₂O) = 0,15 моль.

Запам'ятайте, що правильне визначення кількості речовини є критичним кроком для подальших розрахунків. Будьте уважні з одиницями вимірювання! Навіть невелика помилка може призвести до неправильного результату. Ми вже на півдорозі до розгадки формули нашої органічної речовини. Давайте рухатись далі!

Крок 2: Визначаємо маси атомів Карбону, Гідрогену та Оксигену в сполуці

Наступний важливий етап – визначення мас атомів Карбону (C), Гідрогену (H) та Оксигену (O) у вихідній органічній речовині. Ми знаємо кількості речовин CO₂ та H₂O, тому можемо використати їх для цього.

  • Карбон (C): Вуглекислий газ містить один атом Карбону. Отже, кількість атомів Карбону в сполуці дорівнює кількості речовини CO₂, тобто 0,3 моль. Маса Карбону (m(C)) = ν(C) * M(C) = 0,3 моль * 12 г/моль = 3,6 г.

  • Гідроген (H): Одна молекула води (H₂O) містить два атоми Гідрогену. Отже, кількість атомів Гідрогену в сполуці дорівнює 2 * кількість речовини H₂O = 2 * 0,15 моль = 0,3 моль. Маса Гідрогену (m(H)) = ν(H) * M(H) = 0,3 моль * 1 г/моль = 0,3 г.

  • Оксиген (O): Спочатку припустимо, що в нашій органічній сполуці міститься тільки Карбон та Гідроген. Сума мас Карбону та Гідрогену буде: 3,6 г + 0,3 г = 3,9 г. Це дорівнює масі вихідної речовини. Таким чином, в нашому випадку оксиген у складі сполуки відсутній. Але, якщо б сума мас Карбону та Гідрогену була меншою за масу вихідної речовини, то ми б розраховували масу Оксигену так:

    • m(O) = m(органічної речовини) - m(C) - m(H)
    • ν(O) = m(O) / M(O)

Цей крок дозволяє нам зрозуміти елементний склад нашої органічної речовини. Ми вже знаємо, що вона містить Карбон та Гідроген. Будьте дуже уважні з коефіцієнтами під час розрахунку кількості атомів!

Крок 3: Визначаємо співвідношення атомів (співвідношення n(C):n(H):n(O))

Тепер, коли ми знаємо кількості речовин атомів Карбону, Гідрогену (і, можливо, Оксигену), ми можемо визначити їх співвідношення в молекулі. Оскільки ми з'ясували, що у нашій сполуці немає Оксигену, то нам потрібно визначити співвідношення n(C):n(H).

  • n(C) = 0,3 моль
  • n(H) = 0,3 моль

Найпростіше ціле співвідношення буде 1:1. Отже, найпростіша формула нашої речовини – CH.

Цей крок допомагає нам отримати уявлення про те, які атоми та в яких пропорціях входять до складу речовини. Співвідношення атомів є ключем до визначення емпіричної формули!

Крок 4: Знаходимо молярну масу речовини та визначаємо її формулу

Нам відома густина речовини за воднем, яка дорівнює 39. Густина за воднем показує, у скільки разів молярна маса речовини більша за молярну масу водню (H₂), яка становить 2 г/моль. Отже:

  • Молярна маса речовини (M) = Густина за воднем * M(H₂) = 39 * 2 г/моль = 78 г/моль.

Тепер ми знаємо молярну масу речовини. Молярна маса найпростішої формули (CH) дорівнює 12 + 1 = 13 г/моль. Щоб знайти істинну формулу, потрібно поділити молярну масу речовини на молярну масу найпростішої формули:

  • Кількість найпростіших формул (k) = M(речовини) / M(CH) = 78 г/моль / 13 г/моль = 6.

Це означає, що істинна формула в 6 разів більша за найпростішу формулу. Отже, формула речовини: C₆H₆ (бензен).

Вітаємо! Ми успішно визначили формулу органічної речовини. Цей крок є завершальним у нашому розрахунку. Звертайте увагу на одиниці вимірювання та перевіряйте свої розрахунки.

Підсумки та поради

Отже, давайте підсумуємо наші кроки:

  1. Визначили кількості речовин продуктів згоряння (CO₂ та H₂O).
  2. Визначили маси атомів Карбону, Гідрогену (та, можливо, Оксигену).
  3. Визначили співвідношення атомів у сполуці.
  4. Знайшли молярну масу речовини та визначили її формулу.

Важливі поради:

  • Завжди записуйте умови задачі та потрібні формули.
  • Уважно стежте за одиницями вимірювання.
  • Перевіряйте свої розрахунки.
  • Якщо виникають труднощі, розбийте задачу на простіші частини.
  • Практикуйтеся! Чим більше задач ви вирішите, тим легше вам буде.

Сподіваюся, цей детальний розбір задачі був корисним для вас. Хімія – це захоплююча наука, яка відкриває перед нами безліч таємниць! Продовжуйте вивчати хімію, і у вас все вийде!