A chemical formula is a way of describing the information about the chemical proportions of atoms that make up a certain chemical compound or molecule. It uses the symbols of the chemical element and numbers, and also occasionally uses other symbols such as brackets, dashes, square brackets, commas, plus (+), and minus (-) signs. There are different types of chemical formulae like empirical formula, molecular formula, structural formula, and condensed formula. Let’s discuss the molecular formula and its calculation with examples in detail in this article.
What is Molecular Formula?
The molecular formula specifies the actual number of each type of atom in a molecule. For example, the molecular formula of benzene is C6H6, i.e., it is composed of six carbon and six hydrogen atoms. The molecular formula helps in determining whether a chemical compound is a binary compound, ternary compound, quaternary compound, or has even more elements depending upon the number of elements in a molecule. A molecular formula is always a multiple of the empirical formula, where an empirical formula for a chemical compound is defined as a simple expression that represents the ratio of the elements in the compound. For example, the molecular formula of hydrogen peroxide is H2O2, whereas its empirical formula is HO. We need the molar mass of a compound to find the molecular formula of a compound, and it is often derived after obtaining the empirical formula. Though molecular formulae are simple and easy to understand, they lack the knowledge concerning the atomic arrangement and bonding that is presented in a molecular formula. A molecular formula gives more information about a molecule than its empirical formula, however, it is more difficult to establish.
Relation between Molecular Formula and Empirical Formula
The molecular formula specifies the actual number of each type of atom in a molecule, whereas an empirical formula for a chemical compound is a simple expression that represents the ratio of the elements in the compound. For example, the molecular formula of hydrogen peroxide is H2O2, whereas its empirical formula is HO. Here, the n-factor is 2. The empirical formula might be the same for different chemical compounds. For example, glucose, formaldehyde, and acetic acid have the same empirical formula, CH2O, but their molecular formulae are different. For some chemical compounds, both formulae are the same, like water (H2O), hypochlorous acid (HClO), formaldehyde (CH2O), methane (CH4), etc.
M = n × E
where,
M is the molecular formula
n is the ratio of molar mass and empirical formula mass
E is the empirical formula
How to Calculate Molecular Formula?
The molecular formula of a chemical compound can be found in the following ways:
Using Composition and Molecular Weight
Step 1: Multiply the molecular weight with the given component percentage.
Step 2: Divide each value obtained by the atomic weight of that atom.
Step 3: Round off the obtained values to the closest whole number. Finally, write the molecular formula.
Example: A compound is composed of 82.78% nitrogen and 17.22% hydrogen. If its molecular weight is 17.031 g/mol, then find its molecular formula.
Solution:
Given data:
The molecular weight of a compound = 17.031 g/mol
Nitrogen percentage in the given compound = 82.78%
Hydrogen percentage in the given compound = 17.22%
Step 1: Multiply the molecular weight with the given component percentage.
Nitrogen = 17.031 × (82.78/100) = 14.0982
Hydrogen = 17.031 × (17.22/100) = 2.9327
Step 2: Divide each value obtained by the atomic weight of that atom.
Nitrogen: 14.0982/14.0067 = 1.00654
Hydrogen: 2.9327/1.00794 = 2.90960
Step 3: Round off the obtained values to the closest whole number.
Nitrogen: 1
Hydrogen: 3
Thus, the molecular formula of the given compound is NH3.
Using Empirical Formula and Molecular Weight
Step 1: Calculate the empirical formula mass from the given empirical formula.
Step 2: Find the n-factor by using its formula. n = Molar Mass/Empirical Formula Mass
Step 3: Now, multiply all the subscripts in the empirical formula by n and the resultant formula is the required molecular formula.
Example: The empirical formula of a compound of carbon, hydrogen, and oxygen is HO. If its molar mass is 34.014 g/mol, then determine the molecular formula of the compound.
Solution:
Given data:
The empirical formula of a compound = CH2O
The molar mass of the compound = 60.052 g/mol
Step 1: First, let’s calculate the empirical formula molar mass.
Empirical formula molar mass (EFM) = 1.00794 + 15.9994
= 2.01588 + 31.9988
= 17.007 g/mol
Step 2: Now, divide the molar mass of the given compound by the empirical formula mass.
n = Molar mass/EMF = 60.052/17.007 = 2
Step 3: Molecular Formula = n × (Empirical formula)
So, the molecular Formula of the given compound = 2 × (HO) = H2O2
Hence, the molecular formula of the compound is H2O2.
Solved Examples on Molecular Formula
Example 1: A compound is composed of 68.29% carbon, 12.02% hydrogen, and 21.69% oxygen. If its molecular weight is 86.136 g/mol, then find its molecular formula.
Solution:
Given data:
The molecular weight of a compound = 86.136 g/mol
Carbon percentage in the given compound = 68.29%
Hydrogen percentage in the given compound = 12.02%
Oxygen percentage in the given compound = 21.69%
Step 1: Multiply the molecular weight with the given component percentage.
Carbon = 86.136 × (68.29/100) = 58.8223
Hydrogen =86.136 × (12.02/100) = 10.3535
Oxygen = 86.136 × (21.69/100) = 18.6828
Step 2: Divide each value obtained by the atomic weight of that atom.
Carbon: 58.8223 /12.0107 = 4.8973
Hydrogen: 10.3535/1.00794 = 10.2719
Oxygen: 18.6828/15.9994 = 1.1677
Step 3: Round off the obtained values to the closest whole number.
Carbon: 5
Hydrogen: 10
Oxygen: 1
Thus, the molecular formula of the given compound is C5H10O.
Example 2: Oxalic acid is composed of 27.42% carbon, 2.33% hydrogen, and 70.25% oxygen. If its molecular weight is 90.035 g/mol, then find its molecular formula.
Solution:
Given data:
The molecular weight of oxalic acid = 90.035 g/mol
Carbon percentage in oxalic acid = 27.42%
Hydrogen percentage in oxalic acid = 2.33%
Oxygen percentage in oxalic acid = 70.25%
Step 1: Multiply the molecular weight with the given component percentage.
Carbon = 90.035 × (27.42/100) = 24.6875
Hydrogen = 90.035 × (2.33/100) = 2.0978
Oxygen = 90.035 × (70.25/100) = 63.2496
Step 2: Divide each value obtained by the atomic weight of that atom.
Carbon = 24.6875/12.0107 = 2.0554
Hydrogen: 10.3535/1.00794 = 2.08127
Oxygen: 63.2496/15.9994 = 3.9532
Step 3: Round off the obtained values to the closest whole number.
Carbon: 2
Hydrogen: 2
Oxygen: 4
Thus, the molecular formula of the given compound is C2H2O4.
Example 3: The empirical formula of a compound of carbon, hydrogen, and oxygen is CH2O. If its molar mass is 60.052 g/mol, then determine the molecular formula of the compound.
Solution:
Given data:
The empirical formula of a compound = CH2O
The molar mass of the compound = 60.052 g/mol
First, let’s calculate the empirical formula molar mass.
Empirical formula molar mass (EFM) = 12.0107 + 2 × 1.00794 + 15.9994
= 30.026 g/mol
Now, divide the molar mass of the given compound by the empirical formula mass.
n = Molar mass/EMF = 60.052/30.026 = 2
Molecular Formula = n × (Empirical formula)
So, the molecular Formula of the given compound = 2 × (CH2O) = C2H4O2
Hence, the molecular formula of the compound is C2H4O2.
Example 4: Boric acid is composed of 21.14% boron, 4.65% hydrogen, and 74.21% oxygen. If its molecular weight is 61.83 g/mol, then find its molecular formula.
Solution:
Given data:
The molecular weight of boric acid = 61.83 g/mol
Boron percentage in boric acid = 27.42%
Hydrogen percentage in boric acid = 4.65%
Oxygen percentage in boric acid = 68.79%
Step 1: Multiply the molecular weight with the given component percentage.
Boron = 61.83 × (21.14/100) = 13.0709
Hydrogen = 61.83 × (4.65/100) = 2.8750
Oxygen = 61.83 × (74.21/100) = 45.8840
Step 2: Divide each value obtained by the atomic weight of that atom.
Boron: 13.6891/10.811 = 1.209
Hydrogen: 2.2568/1.00794 = 2.8524
Oxygen: 32.2320/15.9994 = 2.8679
Step 3: Round off the obtained values to the closest whole number.
Boron: 1
Hydrogen: 3
Oxygen: 3
Thus, the molecular formula of the given compound is H3BO3.
Example 5: The empirical formula of a compound that is composed of hydrogen, chlorine, and oxygen is HClO. If its molar mass is 52.46 g/mol, then determine the molecular formula of the compound.
Solution:
Given data:
The empirical formula of a compound = HClO
The molar mass of the compound = 52.46 g/mol
First, let’s calculate the empirical formula molar mass.
Empirical formula molar mass (EFM) = 1.00794 + 35.453 + 15.9994
= 52.460 g/mol
Now, divide the molar mass of the given compound by the empirical formula mass.
n = Molar mass/EMF = 52.460/52.46 = 1
Molecular Formula = n × (Empirical formula)
So, the molecular Formula of the given compound = 1 × (HClO) = HClO
Here, the empirical formula and the molecular formula of the given compound are the same.
Hence, the molecular formula of the compound is HClO.
FAQs on Molecular Formula
Question 1: What is meant by a chemical formula?
Answer:
A chemical formula is a way of describing the information about the chemical proportions of atoms that make up a certain chemical compound or molecule. It uses the symbols of the chemical element and numbers, and also occasionally uses other symbols such as brackets, dashes, square brackets, commas, plus (+), and minus (-) signs. There are different types of chemical formulae like the empirical formula, molecular formula, structural formula, and condensed formula.
Question 2: Define molecular formula and give an example.
Answer:
The Molecular Formula specifies the actual number of each type of atom in a molecule. For example, the molecular formula of benzene is C6H6, i.e., it is composed of six carbon and six hydrogen atoms. We need the molar mass of a compound to find the molecular formula of a compound, and it is often derived after obtaining the empirical formula.
Question 3: What is the difference between the empirical formula and the molecular formula?
Answer:
- The molecular formula specifies the actual number of each type of atom in a molecule, whereas an empirical formula for a chemical compound is a simple expression that represents the ratio of the elements in the compound.
- For example, the molecular formula of hydrogen peroxide is H2O2, whereas its empirical formula is HO.
- The empirical formula might be the same for different chemical compounds. For example, glucose, formaldehyde, and acetic acid have the same empirical formula, CH2O, but their molecular formulae are different.
- For some chemical compounds, both formulae are the same, like water (H2O), hypochlorous acid (HClO), formaldehyde (CH2O), methane (CH4), etc.
Question 4: What is the relationship between the empirical formula and the molecular formula?
Answer:
A molecular formula is always a multiple of the empirical formula and the relationship between the empirical formula and the molecular formula is given as follows:
Molecular Formula = n × (Empirical formula) (where n is a positive integer)
where “n” is the ratio of molar mass and empirical formula mass.
n = Molar Mass/Empirical Formula Mass
Question 5: What are the molecular formulae of glucose, dichlorine hexoxide, and dimethyl ether?
Answer:
Molecular formula of glucose = C6H12O6
Molecular formula of dichlorine hexoxide = Cl2O6
Molecular formula of dimethyl ether = C2H6O.
Related Resources
- Molecular Weight
- Chemical Formula of Common Compounds
- Molar Mass
- Курс
Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии
![[[pictureof]]](https://dist-tutor.info/s3/dist-tutor/user/20094/ava/thumbnails/mQ6siSVtAT1Szar.jpg)
Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».
НЕОБХОДИМЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.
1. МАССОВАЯ ДОЛЯ ЭЛЕМЕНТА В ВЕЩЕСТВЕ.
Массовая доля элемента — это его содержание в веществе в процентах по массе.
3. МОЛЕКУЛЯРНАЯ И ПРОСТЕЙШАЯ ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА.
Молекулярная (истинная) формула — формула, в которой отражается реальное число атомов каждого вида, входящих в молекулу вещества.
Например, С6Н6 — истинная формула бензола.
Простейшая (эмпирическая) формула — показывает соотношение атомов в веществе.
Например, для бензола соотношение С:Н = 1:1, т.е. простейшая формула бензола — СН.
Молекулярная формула может совпадать с простейшей или быть кратной ей.
Если в задаче даны только массовые доли элементов, то в процессе
решения задачи можно вычислить только простейшую формулу вещества.
Для получения истинной формулы в задаче обычно даются ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ — молярная масса, относительная
или абсолютная плотность вещества или другие данные, с помощью которых можно
определить молярную массу вещества.
4. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ГАЗА Х ПО ГАЗУ — DПОУ(Х).
Относительная плотность D — это величина, которая показывает, во сколько раз газ Х тяжелее газа У. Её рассчитывают как отношение молярных масс газов Х и У.
Часто для расчетов используют относительные плотности газов по водороду и по воздуху.
Воздух — это смесь газов, поэтому для него можно рассчитать только среднюю молярную массу. Её величина принята за 29 г/моль (исходя из примерного усреднённого состава).
5. АБСОЛЮТНАЯ ПЛОТНОСТЬ ГАЗА ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ.
Абсолютная плотность газа — это масса 1 л газа при нормальных условиях. Обычно для газов её измеряют в г/л.
АЛГОРИТМ 1
НАХОЖДЕНИЕ ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА ПО МАССОВЫМ ДОЛЯМ ЭЛЕМЕНТОВ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ
1. Составить краткую запись условия задачи.
2. Отметить массу вещества за 100г и перевести массовые доли элементов массы. Зная массу по формуле найти количество каждого элемента.
3. Записать соотношение количеств элементов, выразить это отношение целыми числами (разделив на самое маленькое число).
4.Составить химическую формулу по полученным индексам – если плотность не дана, это и есть формула вещества.
5. Если дана плотность, найти молярную массу вещества.
6. Определить молярную массу вещества по относительной плотности вещества.
7. Разделить молярную массу по относительной плотности на молярную массу определённого вещества
8. На полученное целое число умножить все индексы определённого вещества – это и есть данное вещество.
АЛГОРИТМ 2
НАХОЖДЕНИЕ ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА ПО ПРОДУКТАМ СГОРАНИЯ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ
1. Условие задачи
2. Составить краткую запись условия задачи.
3.Определить молярные массы продуктов сгорания, количество углерода и водорода в продуктах сгорания.
4. Если дана масса сгоревшего вещества, вычислить массу кислорода или других элементов.
Далее задача решается, как предыдущая.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМУЛ ВЕЩЕСТВ ПО ФОРМУЛЕ И ХИМИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ.
40(В) Задачи ЕГЭ ФИПИ 2015 на нахождение молекулярной формулы вещества
Приложение №1 Общие формулы неорганических соединений
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Молекулярная формула содержит важную информацию о соответствующем химическом соединении. По ней можно определить, из каких атомов состоит данное соединение, и сколько атомов каждого элемента содержится в нем. Для нахождения молекулярной формулы необходимо знать эмпирическую формулу. Чтобы получить из эмпирической формулы молекулярную, следует умножить экспериментальные значения на целочисленный множитель.
-
1
Необходимо понимать связь между молекулярной и эмпирической формулами. Эмпирическая формула показывает количественное соотношение атомов в молекуле: например, два атома кислорода на каждый атом углерода. Молекулярная формула указывает на то, сколько атомов каждого вида входит в состав молекулы: к примеру, один атом углерода и два атома кислорода (диоксид углерода, или углекислый газ). Эти две формулы однозначно соотносятся друг с другом, и если умножить эмпирическую формулу на их целочисленное отношение, то получится молекулярная формула.[1]
-
2
Вычислите количество молей газа. Используйте для этого уравнение состояния идеального газа. С его помощью можно найти количество молей вещества, если известны давление, объем и температура, которые определяются экспериментальным путем. Количество молей находится по следующей формуле: n = PV/RT.[2]
- В данной формуле n — количество молей, P — давление, V — объем, T — температура в Кельвинах, и R — универсальная газовая постоянная.
- Например: n = PV/RT = (0,984 атм * 1 л) / (0,08206 л атм моль-1 K-1 * 318,15 K) = 0,0377 моль
-
3
Определите молекулярный вес газа. Это можно сделать лишь после того, как с помощью уравнения состояния идеального газа вы найдете количество молей газа. Необходимо также знать массу газа. Для того, чтобы найти молекулярный вес газа, следует поделить его массу в граммах на количество молей.
- Например: 14,42 г / 0.0377 моль = 382,49 г/моль
-
4
Сложите атомные веса всех атомов, которые входят в эмпирическую формулу. Каждый атом в эмпирической формуле имеет свой атомный вес. Этот вес можно найти в периодической таблице Менделеева под символом соответствующего элемента. Сложите атомные веса входящих в эмпирическую формулу элементов.[3]
- Например: (12,0107 г * 12) + (15,9994 г * 1) + (1,00794 г * 30) = 144,1284 + 15,9994 + 30,2382 = 190,366 г
-
5
Найдите соотношение между весами в молекулярной и эмпирической формулах. Таким образом вы определите, сколько раз эмпирический вес повторяется в реальной молекуле. Это позволит вам найти число повторений эмпирической формулы в молекулярной. Найденная величина должна представлять собой целое число. Если получится дробное число, необходимо округлить его до целого.
- Например: 382,49 / 190,366 = 2,009
-
6
Умножьте эмпирическую формулу на найденное соотношение. Умножьте подстрочные индексы в эмпирической формуле на полученное соотношение. В результате вы найдете молекулярную формулу. Если соотношение равно “1”, то молекулярная формула совпадает с эмпирической.
- Например: C12OH30 * 2 = C24O2H60
Реклама
-
1
Найдите массу каждого атома. Иногда массы атомов даются в условии. В некоторых задачах указываются массовые проценты. В последнем случае предположите, что полная масса вещества составляет 100 граммов — это позволит вам записать массовые проценты в виде обычной массы в граммах.[4]
- Например: 75,46 г C, 8,43 г O, 16,11 г H
-
2
Переведите массу в моли. Следует перевести молекулярную массу каждого элемента в количество молей. Для этого необходимо поделить молекулярную массу каждого элемента на его атомную массу. Атомные массы можно найти в периодической таблице Менделеева под символами соответствующих элементов.[5]
- Например:
- 75,46 г C * (1 моль / 12,0107 г) = 6,28 моль C
- 8,43 г O * (1 моль / 15,9994 г) = 0,53 моль O
- 16,11 г H * (1 моль / 1,00794) = 15,98 моль H
- Например:
-
3
Поделите все молярные значения на наименьшее количество молей. Необходимо найти элемент с минимальным количеством молей и поделить на эту величину количество молей каждого элемента, входящего в данное соединение. Таким образом вы найдете простейшие мольные соотношения. В результате для самого малочисленного элемента у вас получится “1”, а для остальных элементов числа больше единицы.[6]
- Например: меньше всего в соединении кислорода, его количество составляет 0,53 моль.
- 6,28 моль/0,53 моль = 11,83
- 0,53 моль/0,53 моль = 1
- 15,98 моль/0,53 моль= 30,15
- Например: меньше всего в соединении кислорода, его количество составляет 0,53 моль.
-
4
Округлите количество молей до целых чисел. Молярные количества войдут в эмпирическую формулу в виде подстрочных индексов. Необходимо округлить их до ближайших целых чисел. После нахождения этих чисел можно записать эмпирическую формулу.[7]
- Например: эмпирическая формула имеет вид C12OH30:
- 11,83 = 12
- 1 = 1
- 30,15 = 30
Реклама
- Например: эмпирическая формула имеет вид C12OH30:
-
1
Ознакомьтесь с понятием эмпирической формулы. Эмпирическая формула содержит информацию о соотношении количества атомов в молекуле. Она не показывает, сколько именно атомов входит в состав данной молекулы. Кроме того, эмпирическая формула не позволяет судить о структуре молекулы и связях между входящими в нее атомами.[8]
-
2
Узнайте о том, какая информация содержится в молекулярной формуле. Как и эмпирическая формула, молекулярная формула не позволяет судить о структуре молекулы и связях между атомами. Однако в отличие от эмпирической формулы, молекулярная формула показывает, сколько атомов того или иного элемента входит в состав молекулы. Между эмпирической и молекулярной формулами существует целочисленное соотношение.[9]
-
3
Ознакомьтесь с понятием структурной формулы. Структурная формула содержит больше информации, чем молекулярная формула. Помимо количества атомов каждого вида, структурная формула содержит информацию о связях между атомами и структуре молекулы. Эта информация очень важна для понимания того, как молекула будет реагировать с другими веществами.[10]
Реклама
Советы
- Внимательно прочитайте условие задачи и начальные данные.
Реклама
Предупреждения
- Не путайте эмпирические и молекулярные формулы.
Реклама
Что вам понадобится
- Периодическая таблица Менделеева
- Калькулятор
- Карандаш
- Лист бумаги
Похожие статьи
Об этой статье
Эту страницу просматривали 22 460 раз.
Была ли эта статья полезной?
Обучение
решения задач по химии по нахождению формулы вещества (методические
рекомендации)
Автор:
учитель химии МБОУ Школа № 2 г. Ленска Республики Саха (Якутия)
Суянко
Татьяна Алексеевна
Задачи
по данной теме решаются в 8-11 классах, как в программном материале, так и
встречаются в заданиях ЕГЭ, но ещё более усложненные.
Задачи на
определение формулы органического вещества бывают нескольких видов. Обычно
решение этих задач не представляет особых сложностей, однако часто обучающиеся затрудняются
в решении задач по нахождению формулы вещества. Причин бывает несколько:
1.
Некорректное оформление;
2.
Решение не математическим
путем, а методом перебора;
3.
Неверно составленная общая
формула вещества;
4.
Ошибки в уравнении реакции с
участием вещества, записанного в общем виде.
Типы задач на
нахождение формулы вещества.
1.
Определение формулы вещества по
массовым долям химических элементов или по общей формуле вещества;
2.
Определение формулы вещества по
продуктам сгорания;
3.
Определение формулы вещества по
химическим свойствам.
Для решения задач необходимы теоретические
сведения.
- Для решения задач необходимо знать что такое:
- Массовая доля элемента в веществе.
Массовая доля элемента — это его
содержание в веществе в процентах по массе. Например, в веществе состава С2Н4 чтобы найти массовую долю углерода в этом
веществе, надо его массу разделить на массу всего вещества: ω(C) = 12 • 2 / 28 = 0,857 (от
единицы) или 85,7%. Если
записать эту формулу в общем виде, то получится следующее выражение:
|
Массовая доля |
Атомная масса атома Э |
• |
число атомов Э в |
молекуле |
|
Аr (Э) • n |
||||
|
—————— |
||||
|
Mr(вещ.) |
||||
|
Молекулярная масса вещества |
- Молекулярная и простейшая формула вещества.
Молекулярная (истинная) формула —
формула, в которой отражается реальное число атомов каждого вида, входящих в
молекулу вещества. Например, С6Н6 — истинная формула бензола. Простейшая
(эмпирическая) формула — показывает соотношение атомов в
веществе. Например, для бензола соотношение С:Н = 1:1, т.е. простейшая
формула бензола — СН.
- Относительная плотность газа Х по газу У — DпоУ(Х).
Относительная плотность обозначается D — это
величина, которая показывает, во сколько раз газ Х тяжелее газа У. Её
рассчитывают как отношение молярных масс газов Х и У: DпоУ(Х) = М(Х) / М(У) Часто для расчетов используют относительные
плотности газов по водороду и по воздуху.
4.
Абсолютная плотность газа
это масса 1 л газа при нормальных условиях. Обычно для
газов её измеряют в г/л. ρ = m(газа) / V(газа) Если взять 1 моль газа, то тогда: ρ = М / Vm, а молярную массу газа можно найти, умножая плотность
на молярный объём.
- Общие формулы веществ разных классов.
Часто для решения задач с химическими реакциями удобно
пользоваться не обычной общей формулой, а формулой, в которой выделена отдельно
кратная связь или функциональная группа.
|
Класс органических веществ |
Общая молекулярная формула |
Формула с выделенной кратной связью и функциональной |
|||||||||||||||||
|
Алканы |
CnH2n+2 |
||||||||||||||||||
|
Алкены |
CnH2n |
CnH2n+1–CH=CH2 |
|||||||||||||||||
|
Алкины |
CnH2n−2 |
CnH2n+1–C≡CH |
|||||||||||||||||
|
Диены |
CnH2n−2 |
— |
|||||||||||||||||
|
Гомологи бензола |
CnH2n−6 |
С6Н5–СnH2n+1 |
|||||||||||||||||
|
Предельные одноатомные спирты |
CnH2n+2O |
CnH2n+1–OH |
|||||||||||||||||
|
Многоатомные спирты |
CnH2n+2Ox |
CnH2n+2−x(OH)x |
|||||||||||||||||
|
Предельные альдегиды |
CnH2nO |
||||||||||||||||||
|
Кетоны |
CnH2nO |
|
|||||||||||||||||
|
Фенолы |
CnH2n−6O |
С6Н5(СnH2n)–OH |
|||||||||||||||||
|
Предельные карбоновые кислоты |
CnH2nO2 |
||||||||||||||||||
|
Сложные эфиры |
CnH2nO2 |
|
|||||||||||||||||
|
Амины |
CnH2n+3N |
СnH2n+1NH2 |
|||||||||||||||||
|
Аминокислоты (предельные одноосновные) |
CnH2n+1NO2 |
|
6. Определение формул веществ по
массовым долям атомов, входящих в его состав.
Решение таких задач состоит из двух частей:
·
сначала находят мольное
соотношение атомов в веществе — оно соответствует его простейшей формуле.
Например, для вещества состава АхВу соотношение количеств веществ А и В соответствует
соотношению числа их атомов в молекуле: х : у = n(A) : n(B);
·
затем, используя молярную массу
вещества, определяют его истинную формулу.
Пример 1. Определить формулу вещества, если оно содержит
84,21% С и 15,79% Н и имеет относительную плотность по воздуху, равную 3,93.
Решение:
1.
По относительной плотности
рассчитаем молярную массу: М = D(возд.) • 29 = 114 г/моль. Молярная масса, соответствующая простейшей
формуле С4Н9— 57 г/моль, это в
2 раза меньше истинно молярной массы. Значит, истинная формула — С8Н18.
2.
По формуле нахождения массовой
доли элемента найдём количество атомов элемента
n=
Mr(вещ.)*w/ Аr (э); n(С) : n(Н) = 144*0,8421/12 : 144*0,1579/1 = 8:18
формула вещества С8Н18
Пример 2. Определить
формулу алкина с плотностью 2,41 г/л при нормальных условиях.
Решение:
Найдем молярную массу алкина
по формуле
M = (плотность ρ) • (молярный объём Vm) = 2,41
г/л • 22,4 л/моль = 54 г/моль
Зная общую формулу алкина, составим уравнение:
14 • n − 2 = 54, n = 4. Значит, алкин имеет формулу С4Н6.
Пример 3. Определить формулу предельного альдегида, если
известно, что 3•1022 молекул этого альдегида весят 4,3 г.
Решение:
Находим количество вещества альдегида:
ν = N / Na = 3•1022 / 6,02•1023 = 0,05 моль, и молярную массу:
М = m / n = 4,3 г / 0,05 моль = 86 г/моль.
Далее, как в предыдущем примере, составляем уравнение и
находим n.
Общая формула предельного альдегида СnH2nO, то есть М = 14n + 16 = 86, n = 5.
Формула альдегида С5Н10О
Пример 4. Определить
формулу дихлоралкана, содержащего 31,86 % углерода.
Решение:
Зная общую формулу алкана СnH 2n+2 Cl2 и формулу
нахождения массовой доли элемента w(С) = (число
атомов C в молекуле) • (атомная масса C) / (молекулярная масса дихлоралкана) 0,3186 = n • 12 / (14n + 71) n = 3, вещество — дихлорпропан.
Пример 5
- Определить
формулу аминокислоты, если известно, что она содержит 15,73% азота.
Решение:
Написать общую
формулу и выразить относительную молекулярную массу вещества через n
а)
общая формула аминокислот СnH2n(NH2)COOH
б)
выразим через n относительную молекулярную массу :
Mr(СnH2n(NH2)COOH)
= 12n + 2n + 16 + 45 = 14n + 61
в) подставим данные в формулу:
0,1573=(14*1) / 14n + 61
г) решим уравнение: 2,2022n + 9,5953 = 14; n = 2. Ответ: С2Н4(NH2)COOH
7. Определение формул веществ по
продуктам сгорания.
В решении задач
с применением понятия моль учащиеся используют умения, сформированные в 10
классе; расчет количества вещества и элемента по их массам (объемам) и
определении их отношения в составе соединения.
Эти действия
четко прослеживаются в обобщенной схеме решения задач на нахождение
молекулярной формул.
Пример 1: При сжигании 0,29 г газообразного вещества получили 448 мл
углекислого газа (н.у.) и 0,45 г воды. Относительная плотность неизвестного
вещества по водороду равна 29. Определите молекулярную формулу вещества.
Решение:
Найдём
количество вещества углекислого газа и воды и перейдем к нахождению их масс:
1. ν =mM
m= ν *M
ν (CO2)
ν (C)
m (C)
2ν (H2O) ν (H) m(H)
m(в-ва) = m(C) + m(H) < m(в-ва)
углеводород вещество содержит
кислород (или другие элементы)
Составляем
отношение количества вещества элементов:
2. ν (в-ва) : ν (C) : ν (C) : ν (H) : ν (O) расчет количественного
состава вещества.
Решение:
Мr = 29*D(н2); Мr
= 29*2 = 58; М = 58гмоль.
ν (в-ва) = mM; ν (в-ва) = 0,2958 = 0,005(моль);
ν (CO2) = ν ν m; ν (CO2)
= 0,44822,4 = 0,02(моль); ν (C) = ν (CO2)=
0,02(моль)
m(C) = 0,02*12 = 0,24(г)
ν (H2O) = 0,4518 = 0,025(моль); ν (H) = 2 ν (H2O) = 0,05 моль;
m(H) = 0,05*1 = 0,05(г)
m(в-ва) = 0,24г +
0,05г = 0,29г, следовательно, вещество состоит из водорода и
углерода(углеводород)
ν (в-ва) : ν (C) : ν (H) = 0,005 : 0,02 : 0,05 = 1 : 4 : 10.
Итак, в 1 моль
вещества содержит 4 моль углерода и 10 моль водорода.
Ответ: С4 Н10 (бутан)
8. Определение формул веществ по
химическим свойствам.
Пример 9. Определить
формулу алкадиена, если 3,4 г его могут обесцветить 80 г 2%-го раствора брома.
Решение
1.
Общая формула алкадиенов
— СnH2n−2. Запишем уравнение реакции присоединения брома к
алкадиену: СnH2n−2 + 2Br2 → СnH2n−2Br4
2.
рассчитаем количества вещества
прореагировавшего брома:
m(Br2) = mраствора • ω = 80 • 0,02 = 1,6 г ν(Br2) = m / M = 1,6 / 160 = 0,01 моль.
3.
Найдём количество вещества
диена, и (так как известна его масса) его молярную массу:
|
0,005 |
0,01 |
|
|
СnH2n−2 |
+ 2Br2 → |
СnH2n−2Br4 |
4.
Мдиена = m / ν = 3,4 / 0,05 = 68 г/моль.
5.
Находим формулу алкадиена по
его общей формул, выражая молярную массу через n:
14n − 2 = 68 n =
5.
Это
пентадиен С5Н8.
Пример 10. При взаимодействии 0,74 г предельного одноатомного
спирта с металлическим натрием выделился водород в количестве, достаточном для
гидрирования 112 мл пропена (н. у.). Что это за спирт?
Решение
1.
Формула предельного
одноатомного спирта — CnH2n+1OH.
2.
Составим уравнения реакций:
2CnH2n+1OH +
2Na → 2CnH2n+1ONa + H2
C3H6 + H2 → C3H8
3.
Найдём количество пропена, а
по нему — количество водорода и количество вещества спирта:
ν(C3H6) = V / Vm =
0,112 / 22,4 = 0,005 моль => ν(H2) = 0,005 моль, νспирта =
0,005 • 2 = 0,01 моль
4.
Находим молярную массу спирта и
n:
- Задачи для самостоятельного решения:
1. Массовая доля водорода в алкане составляет
0,1579. Определить формулу алкана.
- Массовая доля углерода в алкине 87,8%.
Определить формулу алкина. - Массовая доля кислорода в аминокислоте равна
35,95%. Найти молекулярную формулу аминокислоты. - Массовая доля хлора в хлоралкане 55,04%.
Найти молекулярную формулу хлоралкана. - Найдите
молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором 83,3%.
Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 36. - Найдите
молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором 81,8%.
Относительная плотность вещества по азоту 1,57. - При сжигании
углеводорода массой 29 г. Образовалось 88 г оксида углерода и 45 г воды.
Относительная плотность вещества по воздуху равна 2. Найдите молекулярную
формулу углеводорода. - При сгорании 31,2
г углеводорода образовалось 105,6 г оксида углерода и вода. Относительная
плотность паров этого углеводорода по аргону равна 1,95. Найдите
молекулярную формулу углеводорода. - При сжигании 8,8
г органического соединения образовалось 14,4 г воды и 13,44 л оксида
углерода. Относительная плотность паров этого углеводорода по аммиаку
равна 2,588. Найдите молекулярную формулу углеводорода. - Массовая доля
углерода в предельном одноатомном спирте равна 0,6818. Найдите
молекулярную формулу спирта. - Предельный
альдегид содержит 18,60% кислорода. Найдите молекулярную формулу
альдегида.
Литература:
- ЕГЭ. Химия. Самостоятельная подготовка к
ЕГЭ/Р.А.Лидин- М.: Издательство «Экзамен», 2015. – 351, (1) с. (Серия
«ЕГЭ. Полный курс») - ЕГЭ. 1000заданий с ответами и решениями по
химии. Все задания части 1 и 2 / М.А.Рябов. – М. : Издательство
«Экзамен», 2017. – 399, (1) с. (Серия «ЕГЭ. Банк заданий») - Химия 11 класс. Задачник для учащихся
общеобразовательных организаций. 2-е издание, переработанное. Москва
Издательский центр «Вентана-Граф» 2014. ФГОС. А.Н.Лёвкин, Н.Е.Кузнецова - М.А.Рябов Сборник задач и упражнений и
тестов по химии. К учебнику Г.Е. Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана «Химия.10
класс» Издательство «Экзамен». - Химия Практикум по общей химии 10-11 классы.
Составитель Тулина Н.И., 2006, Издательство «Учитель»