Задания ЕГЭ по химии
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс)

Задания  ЕГЭ по химии.

Вывод молекулярной  формулы органического вещества.

Задача 1. На полное гидрирование 5,4 г некоторого алкина расходуется 4,48 л водорода (н. у.) Определите молекулярную формулу данного алкина.

Решение. Будем действовать в соответствии с общим планом. Пусть молекула неизвестного алкина содержит n атомов углерода. Общая формула гомологического ряда CnH2n-2. Гидрирование алкинов протекает в соответствии с уравнением:

CnH2n-2 + 2Н2 = CnH2n+2.

Количество вступившего в реакцию водорода можно найти по формуле n = V/Vm. В данном случае n = 4,48/22,4 = 0,2 моль.

Уравнение показывает, что 1 моль алкина присоединяет 2 моль водорода (напомним, что в условии задачи идет речь о полном гидрировании), следовательно, n(CnH2n-2) = 0,1 моль.

По массе и количеству алкина находим его молярную массу: М(CnH2n-2) = m(масса)/n(количество) = 5,4/0,1 = 54 (г/моль).

Относительная молекулярная масса алкина складывается из n атомных масс углерода и 2n-2 атомных масс водорода. Получаем уравнение:

12n + 2n - 2 = 54.

Решаем линейное уравнение, получаем: n = 4. Формула алкина: C4H6.

Ответ: C4H6.

Задача 2. При сгорании 112 л (н. у.) неизвестного циклоалкана в избытке кислорода образуется 336 л СО2. Установите структурную формулу циклоалкана.

Решение. Общая формула гомологического ряда циклоалканов: СnH2n. При полном сгорании циклоалканов, как и при горении любых углеводородов, образуются углекислый газ и вода:

CnH2n + 1,5n O2 = n CO2 + n H2O.

В ходе реакции образовалось 336/22,4 = 15 моль углекислого газа. В реакцию вступило 112/22,4 = 5 моль углеводорода.

Дальнейшие рассуждения очевидны: если на 5 моль циклоалкана образуется 15 моль CO2, то на 5 молекул углеводорода образуется 15 молекул углекислого газа, т. е., одна молекула циклоалкана дает 3 молекулы CO2. Поскольку каждая молекула оксида углерода (IV) содержит по одному атому углерода, можно сделать вывод: в одной молекуле циклоалкана содержится 3 атома углерода.

Вывод: n = 3, формула циклоалкана - С3Н6.

Ответ: циклопропан.

Задача 3. 116 г некоторого предельного альдегида нагревали длительное время с аммиачным раствором оксида серебра. В ходе реакции образовалось 432 г металлического серебра. Установите молекулярную формулу альдегида.

Решение. Общая формула гомологического ряда предельных альдегидов: CnH2n+1COH. Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот, в частности, под действием аммиачного раствора оксида серебра:

CnH2n+1COH + Ag2O = CnH2n+1COOH + 2Ag.

В действительности, реакция описывается более сложным уравнением. При добавлении Ag2O к водному раствору аммиака образуется комплексное соединение [Ag(NH3)2]OH - гидроксид диамминсеребра. Именно это соединение и выступает в роли окислителя. В ходе реакции образуется аммонийная соль карбоновой кислоты:

CnH2n+1COH + 2[Ag(NH3)2]OH = CnH2n+1COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O.

Окисление формальдегида (HCOH) не описывается приведенным уравнением. При взаимодействии НСОН с аммиачным раствором оксида серебра выделяется 4 моль Ag на 1 моль альдегида:

НCOH + 2Ag2O = CO2 + H2O + 4Ag.

По массе выделившегося серебра можно найти количество данного металла: n(Ag) = m/M = 432/108 = 4 (моль). В соответствии с уравнением, на 1 моль альдегида образуется 2 моль серебра, следовательно, n(альдегида) = 0,5n(Ag) = 0,5*4 = 2 моль.

Молярная масса альдегида = 116/2 = 58 г/моль. Ответ: C2H5COH.

Задача 4. При взаимодействии 3,1 г некоторого первичного амина с достаточным количеством HBr образуется 11,2 г соли. Установите формулу амина.

Решение. Первичные амины (СnH2n+1NH2) при взаимодействии с кислотами образуют соли алкиламмония:

СnH2n+1NH2 + HBr = [СnH2n+1NH3]+Br-.

Вспомним закон сохранения массы: m(амина) + m(HBr) = m(соли), следовательно, m(HBr) = m(соли) - m(амина) = 11,2 - 3,1 = 8,1.

По массе бромоводорода находим количество, n(HBr) = n(амина), M(амина) = 31 г/моль.

Ответ: CH3NH2.

Задача 5 . Некоторое количество алкена Х при взаимодействии с избытком хлора образует 11,3 г дихлорида, а при реакции с избытком брома - 20,2 г дибромида. Определите молекулярную формулу Х.

Решение. Алкены присоединяют хлор и бром с образованием дигалогенпроизводных:

СnH2n + Cl2 = СnH2nCl2,

СnH2n + Br2 = СnH2nBr2.

 Молярная масса СnH2nCl2 равна 12n + 2n + 71 = 14n + 71. М(СnH2nBr2) = 14n + 160.

Массы дигалогенидов также известны. Можно найти количества полученных веществ: n(СnH2nCl2) = m/M = 11,3/(14n + 71). n(СnH2nBr2) = 20,2/(14n + 160).

По условию, количество дихлорида равно количеству дибромида. Этот факт дает нам возможность составить уравнение: 11,3/(14n + 71) = 20,2/(14n + 160).

Данное уравнение имеет единственное решение: n = 3.

Ответ: C3H6

Определение молекулярной формулы органического вещества
по продуктам сгорания.

        Задача 6.При сжигании 4,5г органического вещества (плотность по водороду 45) выделилось 2,24л углекислого газа и образовалось 0,9 г воды. Определите формулу вещества.

Решение

1. Установить простейшую формулу вещества:

а) масса и количество углерода:

n = V(г)/Vm, n(CO2) = 2,24/22,4 = 0,1 моль

С → СО2

n(C) : n(CO2) = 1: 1, следовательно, n(C) = 0,1моль,

m(в-ва) = n∙M(в-ва), М(С) = 12г/моль,

m(С) = 0,1∙12 = 1,2г

б) масса и количество водорода:

     n = m(в-ва)/M(в-ва), M(H2O) = 18г/моль

     n(H2O) = 0,9/18 = 0,05 моль

     2Н → H2O,

     n(H) : n(H2O) = 2:1, следовательно,  n(H) = 0,1 моль

     М(Н) = 1г/моль, m(H) = 1∙0,1 = 0,1г

в)  масса и количество кислорода в веществе:

     m(C) + m(H) + m(O) = m(в-ва)

     1,2 + 0,1 + m(O) = 4,5

      m(O) = 3,2г,

     М(О) = 16г/моль, n(O) = 3,2/16 = 0,2моль

г)  n(C) : n(H) : n(O) = 0,1:0,1:0,2 = 1:1:2

     простейшая формула СНО2, Мпростейшая = 45г/моль

2. Определить формулу вещества:

а) D1/2 = M1/M2

     M1 = D1/2 ∙ M2, Mистин. = 2∙ 45 = 90г/моль

б) так как Mистин./ Мпростейшая = 2,

     то истинная формула С2Н2О4 – щавелевая кислота.

Ответ: С2Н2О4

Задача 7. При сгорании 7,2 г вещества образовалось 9,9 г углекислого газа и 8,1 г воды. Плотность паров этого вещества по водороду равна 16. Определите молекулярную формулу вещества.

Дано:                        Решение:

m в – ва = 7,2 г        1. Напишем формулу Cx Hy Oz (?).

m (CO2) = 9,9 г     2. Найдём количества веществ:

m (H2O) = 8,1 г         ν(СО2) = m / М = 9,9 г / 44г/моль = 0,225моль

DH2 = 16                 ν(Н2О) = m / M = 8,1 г / 18г/моль = 0.45моль

М.Ф. = ?                3. Найдём количества элементов:

                                   ν(С) = ν(СО2) = 0,225моль

                                   ν(Н) = 2 ∙ ν(Н2О) = 2 ∙ 0,45 = 0,9моль

                               4. Найдём массы:

                                   m(C) = 12г/моль ∙ 0,225моль = 2,7 г

                                   m(H) = 1г/моль ∙ 0,9моль = 0,9 г

                                   m(O) = 7,2 г – (2,7 + 0,9) = 3,6 г

                                Найдём количество элемента кислорода:

                                   ν(О) = 3,6 г / 16г/моль = 0,225моль

                               5. Найдём соотношение индексов:

                                   x : y : z = 0,225 : 0,9 : 0,225 = 1 : 4 : 1

                                   Простейшая формула - СН3ОН:

                                   М(СН3ОН) = 32г/моль

                               6. Найдём истинную молярную массу:

                                   Мист. = DH2 ∙ 2 = 16 ∙ 2 = 32г/моль

                                            7.  Сравним:  Мист. / Мпрост. = 32г/моль / 32г/моль = 1

                              Молекулярная формула – СН3ОН.

 Ответ: СН3ОН.