Как найти молекулярную массу вещества по плотности


Обсуждения

Для удобства пользователей и возможности быстрого нахождения решения типовых (и не очень) задач на нахождение формулы вещества, здесь собраны те задачи, решения© которых я записала в Nigma-химия с начала 2012 г.
Кроме того, часть задач на нахождение формулы органического вещества находятся в темах "Органическая химия" и "Биохимия".

© Для некоммерческого использования. При перепечатке решений обязательна ссылка на источник.

N.B. Прежде, чем задать вопрос, стоит прочесть правила группы.

проверено 14.1.2014 22:15

Задача 1
Hайдите молекулярную формулу предельного углеводорода, если известно, что при полном сгорании его в О2 образуется 0.5 моль СО2 и 0.6 моль Н2О. Oтносительная плотность по водороду неизвестного углеводорода равна 36.

Решение:
Ф-ла пред. у.в. CxH2x+2.
Oтношение между СО2 и Н2О 0,5. 0,6 т.е. 5:6, отсюда их коэффициенты в уравнении реакции:
СxH2x+2 + O2 --> 5CO2 + 6H2O
5 м-л СО2 содержат 5 ат. С, 6 м-л Н2О содержат 12 ат. Н, т.е. простейшая (эмпирическая) ф-ла у.в. С5Н12.
Осталось найти истинную молекулярную ф-лу у.в. Для этого:
(1) посчитать молярную массу у.в. из его отн. плотности, в данном случае по Н2:
М(у.в.) = М (Н2) x 36 = 72 г/моль
(2) найти отношение между молярными массами истинной и простейшей ф-лой у.в.
М (у.в.). М (С5Н12) = 72:72 = 1 --> т.е. формулы совпадают и молек ф-ла у.в. = С5Н12
(3) если результат п. 2 не равен 1, то для получения истинной молек. формулы нужно умножить индексы простейшей на полученное в п. 2 число.

Задача 2
Плотность паров цинка по водороду при 1400 градусах цельсиях приблизительно равна 34.
Каков состав молекул цинка в парах?

Решение:
http://forum.xumuk.ru/index.php?showtopic=57062
По закону Авогадро, если оба газа в одинаковых условиях Т, Р, то условия значения не имеют, и отношение объемов газов равно отношению их количеств (молей).
Отн. плотность D=M(цинка)/М(H2) => M(цинка) = 34х2 = 68 г/моль

Задача 3
Найти молекулярную формулу соединения бора с водородом, если масса 1 л этого газа равна массе 1 л азота, а содержание бора в веществе 78,2%.

Решение:
Масса 1 л газа равна массе 1 л азота, т.е. плотность газа по азоту равна 1: Mr(газа) / Mr(N2) = 1
Поэтому Mr(газа) = Mr(N2) = 2 · 14=28 г/моль

Т.к. содержание бора в в-ве 78,2%, то в 100 г в-ва есть 78,2 г В и 21,8 г Н.
n=m/Mr, поэтому:
n(В) = 78,2 г. 10,9 г/моль = 7,2 моль
n(Н) = 21,8 г. 1 г/моль = 21,8 моль
n(В). n(Н) = 7,2. 21,8 = 1:3, поэтому простейшая (эмпирическая) формула газа (ВН3)х.

Чтобы найти молекулярную формулу, нужно найти х:
х = Mr(газа) / Mr(ВН3) = 28 /14 = 2
=> молек. формула газа (ВН3)2, т.е. В2Н6 (диборан).

Проверка:
Mr(В2Н6) = 2 · 11 + 6 = 28 г/моль = Mr(N2)

Задача 5
При сжигании органического вещества массой 4,3 (г) получилось 13,2 граммов СО2 и 6,3 граммa Н2О. Относительная плотность этого вещества по водороду равна 43. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

Решение:
Х + О2 → СО2 + Н2О
Х содержит атомы С, Н и, возможно, О.
44 г СO2 содержат 12 г С
13,2 г СO2 —--y г С
m(C) = у=13,2 ∙ 12 / 44 = 3,6 г

18 г Н2О содержат 2 г Н
6,3 г Н2О —--z г Н
m(Н) = z =6,3 ∙ 2 / 18 =0,7 г

m(О) = m(Х) - m(C) - m(Н) = 0 - атомов кислорода в сгоревшем в-ве Х не было.

Отношение молей С и Н равно отношению их атомов в простейшей (эмпирической) формуле в-ва Х:
n(C). n(H) = m(C)/M(C). m(H)/M(H) = 3,6/12. 0,7/1 = 0,3:0,7 = 3:7
Получим прост. ф-лу С3Н7.

D (Х/Н2) = М(Х) / М(Н2)
М(Х) = D (Х/Н2) ∙ М(Н2) = 43 ∙ 2 = 86 г/моль
М(С3Н7) = 43 г/моль
Соотношение М(Х) / М(С3Н7) = 86 / 43 = 2
т.е. молекулярная формула Х это удвоенная прост. ф-ла = (С3Н7)2 = С6Н14

Задача 6
Неизвестный металл массой 12г соединяется с кислородом массой 4,8 г. Определить химическую формулу образующегося оксида.

Решение:
Э(Х)=20 г/моль, т.е. молярная масса Х кратна 20: М(Х)=20n
Одновалентного металла с М=20 г/моль нет, но есть 2-вал Са (М=Э∙z=20х2=40 г/моль).
Проверка: Са+½О2=СаО,
40 г Са —--- 16 г О2
12 г Са —--- 12 х 16 / 40 = 4,8 г О2, что соотв. условию.

Решение:
1 молекула СО2 содержит 1 атом С ⇒
n(CО2) = 0,2 моль ⇒ n(C) = 0,2 моль
1 молекула Н2О содержит 2 атома Н ⇒
n(Н2О) = 0,2 моль ⇒ n(Н) = 0,4 моль
n(C):n(Н)=0,2. 0,4 = 1:2 ⇒ простейшая (эмпирическая) формула у.в. СН2.
Молекулярная формула (СН2)х, где х=М(у.в.) / М(СН2)
М(у.в.)=М(О2) ∙ D = 32 ∙ 0,875 = 28
х = 28 / 14 = 2 ⇒ молекулярная формула (СН2)2 = С2Н4

Задача 9
ω(C)=75%, ω(H)= 25%.

Относительная плотность D по гелию =4. Вывести формулу.

Решение:
ОК, попробую объяснить :)
1) Массовая доля в % - это часть от 100 г, т.е. нам известны массы: в 100 г вещества 75 г С и 25 г Н.
Значит, можно найти моли по формуле: n=m/M
В данном случае молярная масса М равна атомной: Ar(C)=12, Ar(H)=1, тогда:
n(C) = 75/12=6,25 моль
n(Н) = 25/1=25 моль

Теперь найдем соотношение между С и Н в веществе:
n(C):n(Н)= 6,25. 25 = 1:4
Поэтому простейшая формула вещества СН4,
а молекулярная формула (СН4)х.

Т.е. для того, чтобы найти молекулярную формулу, нужно найти Х:
х=М(вещества) / М(простейшей формулы)
М(простейшей формулы) = М(СН4) = 12+4=16 г/моль
М(вещества) = D(вещества) ∙ М(Не) = 4 ∙ 4 = 16 г/моль
х=16/16=1, т.е. молекулярная формула = простейшей: СН4

Задача 10
При сжигании 0,29 г газообразного органического вещества образуется 0,45 г воды и 0,448 л CO2. Масса 1 л этого вещества составляет 2,589 г. Определите его молекулярную формулу.

Решение:
Образуются вода и CO2, значит, в сгоревшем веществе были атомы С и Н и, возможно, О (а может, О из кислорода воздуха, надо проверить).

Найдем количество С, Н и О, для этого посчитаем количества СО2 и Н2О:
n(CO2)=V(CO2)/Vm(CO2)=0,448/22,4=0,02 моль
n(Н2О)=m(Н2О)/M(Н2О)=0,45/18=0,025 моль

В 1 молекуле СО2 1 атом С (отношение 1:1) ⇒ В 0,02 моль СО2 0,02 моль атомов С
В 1 молекуле Н2О 2 атома Н (отношение 1:2) ⇒ В 0,025 моль Н2О 0,025∙2=0,05 моль атомов Н

Найдем количество О в исходном веществе:
m(вещества) = m(С) + m(Н) + m(О) ⇒ m(О) = m(вещества) - m(С) - m(Н)
m(С)=n∙М = 0,02 ∙ 12 = 0,24 г
m(Н)=n∙М = 0,05 ∙ 1 = 0,05 г
m(О) = 0,29 - 0,24 - 0,05 = 0 ⇒ исходное вещество не содержало кислорода.

Соотношение атомов С и Н в формуле вещества: n(C). n(H) = 0,02: 0,05 = 2:5,
⇒ простейшая (эмпирическая) формула вещества С2Н5, а в молекулярной Х таких единиц: (С2Н5)х.

Х = М(вещества) / М(С2Н5) (соотношение молярных масс)

М(вещества) можно вычислить из данных задачи: масса 1 л вещества составляет 2,589 г
М= m/n, масса известна, а моли можно найти из объема: n=V/Vm = 1/22,4 моль
⇒ М(вещества)=2,589 / (1/22,4) = 2,589∙22,4=58 г/моль

М(С2Н5) = 2М(С) + 5М(Н) = 12∙2+5=29 г/моль

⇒ Х = 58 / 29 = 2, и молек. формула (С2Н5)2, т.е. С4Н10.

Задача 11
При сгорании органического вещества массой 3,9 г образовались оксид углерода (IV) массой 13,2 г и вода массой 2,7 г. Выведите формулу вещества, зная, что его плотность по водороду равна 39. Какова структурная формула этого вещества?

Решение:
n(CO2) = m/M=13,2/44=0,3 моль
n(H2O) = m/M=2,7/18=0,15 моль

В 1 молекуле СО2 1 атом С, поэтому 0,3 моль CO2 содержат 0,3 моль С
В 1 молекуле H2O 2 атома Н, поэтому 0,15 моль H2O содержат 0,3 моль Н

Продукты реакции содержат атомы С, Н, и О. Кислород мог быть изначатьно в составе в-ва, или же попасть в СО2 и в воду в результате горения из кислорода воздуха. Проверим, содержало ли исходное в-во кислород, для этого вычтем из общей массы сгоревшего в-ва массы С и Н:
m(O) = m(в-ва) – m(C) – m(H) = m(в-ва) – n(C)∙M(C) – n(H)∙M(H)
m(O) = 3,9 – 0,3 ∙ 12 – 0,3 ∙ 1 = 0, т.е. кислорода в формуле вещества нет.

n(CO2). n(H2O) = 0,3. 0,3 = 1. 1 ⇒ простейшая (эмпирическая) формула в-ва СН.

Молекулярная формула (СН)х, осталось найти х.
х= М(в-ва) / М(СН)
М(в-ва) находим из плотности по водороду: D = М(в-ва) / М(Н2),
М(в-ва) = D ∙ М(Н2) = 39 ∙ 2 = 78 г/моль
х= 78/13 = 6
Молекулярная формула в-ва (СН)х = С6Н6 - бензол, структурную формулу бензольного кольца можно найти в учебнике.

Задача 12
Массовая доля углерода в соединении равна 39,97%. водорода - 6,73%, кислорода - 53,30%. Масса 300мл (н.у.) этого соединения равна 2,41г.
Выведите молекулярную формулу этого вещества.

Решение:
Что-то очень большая плотность для газа. тот, кто составлял задачу, ошибся, дав объем газа при н.у. для несомненно не газообразного соединения!

100 г соединения содержат 39,97 г С, 6,73% г Н и 53,30% г О.

n = m/M
n(C) = 39,97 / 12 = 3,33
n(H) = 6,73 / 1 = 6,73
n(O) = 53,30 / 16 = 3,33
n(C): n(H): n(O) = 3,33: 6,73. 3,33 = 1. 2. 1

⇒ простейшая (эмпирическая) формула газа (СН2О)х.

Масса 0,3 л (н.у.) газа равна 2,41 г
⇒ n(газа) = V(газа)/Vm = 0,3/22,4 = 0,0134 моль
Отсюда молярная масса М(газа) = m(газа)/n(газа) = 2,41 г / 0,0134 моль = 180 г/моль
Найдем х: х=М(газа) / М(СН2О) = 180/30 = 6
Молекулярная формула "газа" (СН2О)6 = С6Н12О6

Ну, я была права -это простой углевод, какая-нибудь до ужаса твердая глюкоза-фруктоза, а не честный газ.

Задача 13
При сжигании 3,4 г азотсодержащего органического вещества получили 4,7 г воды и 6,6 г оксида углерода (IV).

Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 22,5. Выведите молекулярную формулу вещества.

Решение:
n(H2O)=m/M= 4,7/18=0,26 моль → n(H) = 0,26 ∙ 2 = 0,54 моль
n(СО2)=m/M= 6,6/44=0,15 моль → n(С) = 0,15 моль
m(N) = m(вещества) - m(H) - m(C) = m(вещества) - n(H)∙M(H) - n(C)∙M(C) =
= 3,4 - 0,54 - 0,15 ∙ 12 = 1,06 г
n(N) = m/M = 1,06/14 = 0,075
n(С). n(N). n(H) = 0,15. 0,075. 0,54 = 2. 1. 7
Простейшая (эмпирическая) формула в-ва С2NН7
Молек. формула в-ва: (С2NН7)х
M(в-ва) = M(H2) ∙ D = 22,5 ∙ 2 = 45 г/моль
х=M(в-ва) / M(С2NН7) = 1

Молек. формула в-ва: С2NН7, т.е. этиламин С2Н5NH2

Задача 14
При сгорании 1,76 г органического вещества образовалось 3,52 г оксида углерода(4) и 1,44 л воды. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 1,52.
Составить молекулярную формулу.

Решение:
Х + О2 → СО2 + Н2О
Х содержит атомы С, Н и, возможно, О.
44 г СO2 содержат 12 г С
3,52 г СO2 —--y г С
m(C) = у=3,52 ∙ 12 / 44 = 0,96 г

18 г Н2О содержат 2 г Н
1,44 г Н2О —--z г Н
m(Н) = z =1,44 ∙ 2 / 18 =0,16 г

m(О) = m(Х) - m(C) - m(Н) = 1,76 - 0,96 - 0,16 = 0,64 г

Отношение молей С, Н и О равно отношению их атомов в простейшей (эмпирической) формуле в-ва Х:
n(C). n(H). n(О) = m(C)/M(C). m(H)/M(H). m(О)/M(О) = 0,96/12. 0,16/1. 0,64/16= 0,08. 0,16. 0,04 = 2:4:1
Получим прост. ф-лу С2Н4О.

D (Х/возд.) = М(Х) / М(возд.)
М(Х) = D (Х/возд.) ∙ М(возд.) = 1,52 ∙ 29 = 44 г/моль
М(С2Н4О) = 44 г/моль = М(Х)
т.е. молекулярная формула Х = С2Н4О.

Задача 15
При сжигании 17,6 г углеводорода, выделилось 26,88 л СО2 и воды 28,8 г, относительная плотность по метану 2,75. Вывести формулу.

Решение:
СхНу + О2 →х СО2 + 1/2у Н2О
поэтому если найти моли СО2 и Н2О, то по закону созранения вещества можно найти соотношение С и Н в углеводороде, т.е. его эмпирическую (простейшую) формулу.
Итак:
n(CO2) = V/Vm= 26,88 л / 22,4 л/моль = 1,2 моль → 1,2 моль СО2 содержат 1,2 моль С
n(Н2О) = m/M= 28,8 г / 18 г/моль = 1,6 моль → 1,6 моль Н2О содержат 3,2 моль Н
Для получения эмпир. формулы нужно привести 1,2 моль С и 3,2 моль Н к наименьшим целым числам. Наименьшее общее кратное 0,4 отсюда число атомов в формуле углеводорода:
1,2. 0,4 = 3С
3,2. 0,4 = 8Н
→ С3Н8

Чтобы узнать молекулярную формулу у.в. нужно сравнить молярную массу у.в. с молярной массой, соответствующей полученной простейшей формуле.
М(С3Н8) = 44 г/моль

Относительная плотность у.в. по метану d = M (у.в.) / М(СН4) = 2,75
M (у.в.) = М(СН4) х 2,75 = 16 х 2,75 = 44 г/моль

Отсюда: молекулярная формула у.в. С3Н8

Задача 16
При полном сжигании 0,900г органического вещества получено 1,32 г СО2 и 0,54 г воды. Относительная плотность паров вещества по водороду 90.
Установите молекулярную формулу вещества.

Решение:
Что-то очень большая плотность для газа. тот, кто составлял задачу, ошибся, дав объем газа при для несомненно не газообразного соединения!

Обозначим неизвестное в-во А, тогда: А + О2 → СО2 + Н2О
В-во А содержит атомы С, Н и, возможно, О.
44 г СO2 содержат 12 г С
1,32 г СO2 —--y г С
m(C) = у=1,32 ∙ 12 / 44 = 0,36 г

18 г Н2О содержат 2 г Н
0,54 г Н2О —--z г Н
m(Н) = z =0,54 ∙ 2 / 18 =0,06 г

m(О) = m(Х) - m(C) - m(Н) = 0,9 - 0,36 - 0,06 = 0,48 г

Отношение молей С и Н равно отношению их атомов в простейшей (эмпирической) формуле в-ва А:
n(C). n(H). n(О )= m(C)/M(C). m(H)/M(H). m(О)/M(О) = 0,36/12. 0,06/1. 0,48/16 = 0,03:0,06:0,03 = =1:2:1
Получим эмпирическую (простейшую) ф-лу (СН2О)х.

D (А/Н2) = М(Х) / М(Н2)
М(А) = D (А/Н2) ∙ М(Н2) = 90 ∙ 2 = 180 г/моль
М(СН2О) = 30 г/моль
х= М(А) / М(СН2О) = 180 / 30 = 6
т.е. молекулярная формула вещества А это (СН2О)6 = С6Н12О6 - получили простейший углевод (сахар), напр. глюкозу или фруктозу. Интересно, как удалось составителю задачи превратить сахар в газ, не разрушив при этом его молекулу?

Задача 17
Хлорангидрид серной кислоты массой 0,675 г растворен в воде. Масса осажденного из этого раствора BaSO4 была 1,167 г. сульфат бария отфильтровали. К фильтрату прибавили в избытке AgNO3. Масса выпавшего осадка 1,433 г. Найти формулу хлорангидрида.

Решение:
Формулa хлорангидрида – SO2Cl2.

Хлорангидрид серной кислоты в воде подвергается необратимому гидролизу:
SOxCly +H2O → H2SO4 + HCl

Находящиеся в образованном растворе сульфат-анионы осаждаются катионами бария в отношении 1:1:
SO42– + Ba2+ → BaSO4↓
По з-ну сохранения в-ва, кол-во ат. серы не изменяется в реакции, поэтому:
n(S) = n(SO42–) = n(BaSO4) = m/M(BaSO4)= 1,167/233,4 = 0,005 моль

Оставшиеся в фильтрате хлорид-анионы осаждаются катионами серебра:
Cl– + Ag+ → AgCl↓
если допустить, что для осаждения сульфат-анионов не был взят BaCl2, то весь хлор получен из хлорангидрида, тогда:
n(Cl) = n(AgCl) = m/M(AgCl)= 1,433 /143,3 = 0,01 моль
т.е. n(S). n(Cl) = 0,005. 0,01 = 1. 2

Отсюда:
SOxCl2 +2H2O → H2SO4 + 2HCl
По з-ну сохранения в-ва, х=2 → SO2Cl2.

Задача 18
Орган. вещ-во состава С- 53,3%; N- 31,1%; H- 15,6% и относит. плотность паров по водороду 22,5. Что это за вещество?

Решение:
В 100 г в-ва 53,3 г С, 31,1 г N и 15,6 г Н
Отношение атомов в молекуле в-ва:
С. N. Н = m(C)/M(C). m(C)/M(C). m(C)/M(C) = 53,3/12. 31,1/14. 15,6/1 = 4,44. 2,22. 15,6
= 2: 1. 7 → простейшая формула С2Н7N, а молекулярная формула (С2Н7N)х.

х=М(в-ва) / М(С2Н7N)
М(С2Н7N) = 45 г/моль
М(в-ва) = D(в-ва) ∙ М(Н2) = 22,5 ∙ 2 = 45 г/моль
х=45/45=1, т.е. молекулярная формула = простейшей: С2Н7N = этиламин С2Н5NН2



как найти молекулярную массу вещества по плотности:Обсуждения Для удобства пользователей и возможности быстрого нахождения решения типовых (и не очень) задач на нахождение формулы вещества, здесь собраны те задачи, решения© которых я записала в

как найти молекулярную массу вещества по плотности