Химические задачи формулы: Как решать задачи по химии, готовые решения

Формулы для решения задач — ХИМИЯ!FOREVER!

Все, все основные задачи по химии решаются с помощью  нескольких основных понятий и формул.

Моль (количество моль)

обозначение: моль, международное: mol — единица измерения количества вещества. Соответствует количеству вещества, в котором содержится N_A частиц (молекул, атомов, ионов)Поэтому была введена универсальная величина —количество моль. Часто встречающаяся фраза в задачах — «было получено… моль вещества»

 

N_A = 6,02 · 10²³ 

 

N_A — число Авогадро.  Тоже «число по договоренности». Сколько атомов содержится в стержне кончика карандаша? Порядка тысячи. Оперировать такими величинами не удобно. Поэтому химики и физики всего мира договорились — обозначим 6,02 · 10²³ частиц (атомов, молекул, ионов) как 1 моль вещества.

 

1 моль =  6,02 · 10²³ частиц 

 

Это была первая из основных формул для решения задач.

 

Молярная масса вещества

 

Молярная масса вещества — это масса одного моль вещества.

 

Обозначается как Mr. Находится по таблице Менделеева — это просто сумма атомных масс вещества.

 Например, нам дана серная кислота — H₂SO₄. Давайте посчитаем молярную массу вещества: атомная масса H =1, S-32, O-16.   Mr(H₂SO₄)=1•2+32+16•4=98 г\моль.

 

Вторая необходимая формула для решения задач —

 

формула массы вещества:

 

 Т.е., чтобы найти массу вещества, необходимо знать количество моль (n), а молярную массу мы находим из Периодической системы.

 

Закон сохранения массы — масса веществ, вступивших в химическую реакцию, всегда равна массе образовавшихся веществ.

 

Если мы знаем массу (массы) веществ, вступивших в реакцию, мы можем найти массу (массы) продуктов этой реакции. И наоборот.

 

Третья формула для решения задач по химии —

 

объем вещества:

 

 

Откуда взялось число 22.4?  Из закона Авогадро:

 

в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа при нормальных условиях (н.у.) имеет один и тот же объём V_m = 22,413 996(39) л

 

Т.е., если в задаче нам даны нормальные условия, то, зная количество моль (n), мы можем найти объем вещества.

 

Итак,  основные формулы для решения задач по химии

 

 Число Авогадро N_A

6,02 · 10²³ частиц

Количество вещества n (моль)

n=m\Mr

n=V\22.4 (л\моль)

Масса веществаm (г)

m=n•Mr

Объем вещества V(л)

V=n•22.4 (л\моль)

 

 

Задачи по химии. Как решать задачи по химии

Химия – наука, которая очень тесно связана с окружающим нас миром. Все живое состоит из элементов и соединений элементов, свойства которых изучает химия. Она настолько глубоко внедрилась в нашу жизнь, что невозможно представить существование без нее. В быту: при приготовлении пищи, консервировании, уборке дома, стирке, мы, сами того не замечая, используем знания о химических процессах. При производстве любого окружающего нас предмета, на том или ином этапе его получения, также необходимо применение химических знаний. Сохранение здоровья также напрямую зависит от того, насколько обширны наши знания о химии.

Теоретические знания этой науки и умение производить вычисления помогут вам лучше ориентироваться в реальной жизни. Если вы получаете химическое или тесно связанное с химией образование, то просто необходимо научиться решать задачи по химии. На производстве, в химической и экологической лаборатории очень часто вам придется производить вычисления, правильность которых будет зависеть от того навыка, который вы приобрели, обучаясь будущей специальности.

При получении образования Вам придется не только решать контрольные работы, но и писать рефераты, курсовые работы и, конечно же, Вас ждет защита диплома специалиста, а также, вполне возможно, и защита магистерской, затем кандидатской диссертаций. При написании текста работы необходимо проверить его уникальность, исключить плагиат. Здесь вы сможете бесплатно проверить уникальность Вашей работы, а также, в случае необходимости, подобрать необходимый готовый текст или заказать его выполнение.

Сайт Задачи по химии создан для того, чтобы помочь освоить вам различные типы задач и приобрести необходимые навыки их решения. Здесь размещены как теоретическая часть по общей химии, неорганической химии и органической химии, так и примеры задач по химии с готовыми решениями.

Многие учащиеся и их родители задаются вопросом: Как научиться решать задачи по химии? Ниже приведем несколько советов, которые помогут вам решать задачи по химии самостоятельно.

Советы по самостоятельному решению задач по химии

Вот несколько советов, которые, я очень надеюсь, помогут вам в освоении этого нелегкого дела.

• Первое и самое главное – ваше желание, ваш труд и усердие. Поставьте перед собой цель и не отступайте!
• Второе – это теоретические знания, без которых вы просто не сможете правильно написать даже самую простую формулу соединения, не говоря уже об уравнениях реакций между ними. Здесь важно научиться «читать» таблицу Менделеева – самую большую открытую шпаргалку, в которой можно найти сведения о свойствах элементов и образуемых ими соединений.
• Сама задача. Внимательно прочитайте условие задачи по химии и запишите кратко все известные данные, а также что надо найти (иногда даже это вызывает определенные трудности). Далее четко следуем выбранному алгоритму решения химических задач.

Алгоритм решения задачи по химии

Для решения задачи по химии следует придерживаться нижеприведенного порядка действий. Чем точнее вы выполните наши рекомендации, тем быстрее будет найдено правильное решение! Итак, давайте перейдем непосредственно к алгоритму решения задач по химии:

1. Записать уравнение реакции (при необходимости), не забыть расставить коэффициенты. Для наглядности, над соответствующими соединениями, записать известные и неизвестные данные.
2. Определить, каким способом можно найти неизвестные данные. Можно ли это сделать в одно действие или в несколько. Возможно, придется воспользоваться таблицей Менделеева (для определения молекулярной массы, например) или другими справочными данными (например, при переводе массы вещества в объем, необходимо знать его плотность).
3. Далее, при необходимости, составить пропорцию (хотя этот способ имеет много противников) или использовать понятие количество вещества. Либо подставить известные и найденные данные в необходимые формулы. Напоминаю, что действий в большинстве случаев больше одного, поэтому определите, какие данные в выбранной формуле для нахождения требуемого параметра, неизвестны и постарайтесь их найти, применяя необходимые пропорции или формулы.
4. При необходимости использования формул, следите за единицами измерений. Иногда бывает необходимо перевести их в систему СИ.
5. В конце еще раз прочитать условие задачи по химии и проверить правильность ее решения.

И последнее, если не получается решить задачу по химии, то забудьте о том, каким способом вы ее решали. Попробуйте подойти к ней с «другой стороны», найти иной способ решения.

Верьте в свои силы и у вас обязательно все получится. Решать задачи по химии это не так сложно, как кажется! Успехов!

Задачи по химии с решениями

Ниже приведены ссылки на представленные на нашем сайте задачи по химии с готовыми решениями:

Основные формулы для решения задач

Величина и ее размерность	Соотношение
Атомная масса элемента Х (относительная)
Порядковый номер элемента	Z = N(е–) = N(р+)
Массовая доля элемента Э в веществе Х, в долях единицы, в %)
Количество вещества Х, моль
Количество вещества газа, моль	Vm = 22,4 л/моль (н.у.) н.у. – р = 101 325 Па, Т = 273 К
Молярная масса вещества Х, г/моль, кг/моль
Масса вещества X, г, кг	m(X) = n(X)M(X)
Молярный объем газа, л/моль, м3/моль	Vm = 22,4 л/моль при н.у.
Объем газа, м3	V = Vm×n
Выход продукта
Плотность вещества Х, г/л, г/мл, кг/м3
Плотность газообразного вещества Х по водороду
Плотность газообразного вещества Х по воздуху	М(воздуха) = 29 г/моль
Объединенный газовый закон
Уравнение Менделеева-Клапейрона	PV = nRT, R = 8,314 Дж/моль×К
Объемная доля газообразного вещества в смеси газов, в долях единицы или в %
Молярная масса смеси газов
Молярная доля вещества (Х) в смеси
Количество теплоты, Дж, кДж	Q = n(X)Q(X)
Тепловой эффект реакции	Q =–H
Теплота образования вещества Х, Дж/моль, кДж/моль
Скорость химической реакции (моль/лсек)
Закон действия масс (для простой реакции)	aA + вB = сС + dD u = kс a(A)с в(B)
Правило Вант-Гоффа
Растворимость вещества (Х) (г/100 г растворителя)
Массовая доля вещества Х в смеси А + Х, в долях единицы, в %
Масса раствора, г, кг	m(р-р) = m(X) + m(H2O) m(р-р) = V(р-р)(р-р)
Массовая доля растворенного вещества в растворе, в долях единицы, в %
Плотность раствора
Объем раствора, см3, л, м3
Молярная концентрация, моль/л
Степень диссоциации электролита (Х), в долях единицы или %
Ионное произведение воды	K(H2O) = [H+][OH–]
Водородный показатель	рН = –lg[H+]

Рекомендуемая литература

Основная:

Кузнецова Н.Е. и др. Химия. 8 кл-10 кл.. – М.: Вентана-Граф, 2005-2007.

Кузнецова Н.Е., Литвинова Т.Н., Левкин А.Н. Химия.11 класс в 2-х частях, 2005-2007 гг.

Егоров А.С. Химия. Новое учебное пособие для подготовки в вузы. Ростов н/Д: Феникс, 2004.– 640 с.

Егоров а.С. Химия: современный курс для подготовки к егэ. Ростов н/д: Феникс, 2011. (2012)– 699 с.

Егоров А.С. Самоучитель по решению химических задач. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000.– 352 с.

Химия/пособие-репетитор для поступающих в вузы. Ростов-н/Д, Феникс, 2005– 536 с.

Хомченко Г.П.,Хомченко И.Г. Задачи по химии для поступающих в вузы. М.: Высшая школа. 2007.–302с.

Дополнительная:

Врублевский А.И. Учебно-тренировочные материалы для подготовки к централизованному тестированию по химии/ А.И. Врублевский –Мн.: ООО «Юнипресс», 2004.– 368 с.

Врублевский А.И. 1000 задач по химии с цепочками превращений и контрольными тестами для школьников и абитуриентов.– Мн.: ООО «Юнипресс», 2003.– 400 с.

Егоров А.С. Все типы расчетных задач по химии для подготовки к ЕГЭ.–Ростов н/Д: Феникс, 2003.–320с.

Егоров А.С., Аминова Г.Х. Типовые задания и упражнения для подготовки к экзамену по химии. – Ростов н/Д: Феникс, 2005.– 448 с.

Единый государственный экзамен 2007. Химия. Учебно-тренировочные материалы для подготовки учащихся/ФИПИ – М.: Интеллект-Центр, 2007.– 272 с.

ЕГЭ-2011. Химия. Учебно-тренировочный комплект под ред. А.А. Кавериной.– М.: Национальное образование, 2011.

Единственные реальные варианты заданий для подготовки к единому государственному экзамену. ЕГЭ.2007. Химия/В.Ю. Мишина, Е.Н. Стрельникова. М.: Федеральный центр тестирования, 2007.–151с.

Каверина А.А. Оптимальный банк заданий для подготовки учащихся. Единый государственный экзамен 2012.Химия. Учебное пособие./ А.А. Каверина, Д.Ю. Добротин, Ю.Н. Медведев, М.Г. Снастина.– М.: Интеллект-Центр, 2012.– 256 с.

Литвинова Т.Н., Выскубова Н.К., Ажипа Л.Т., Соловьева М.В. Тестовые задания в дополнение к контрольным работам для слушателей 10-месячных заочных подготовительных курсов (методические указания). Краснодар, 2004. – С. 18 – 70.

Литвинова Т.Н. Химия. ЕГЭ-2011. Тренировочные тесты. Ростов н/Д: Феникс, 2011.– 349 с.

Литвинова Т.Н. Химия. Тесты к ЕГЭ. Ростов н/Д.: Феникс, 2012. — 284 с.

Литвинова Т.Н. Химия. Законы, свойства элементов и их соединений. Ростов н/Д.: Феникс, 2012. — 156 с.

Литвинова Т.Н., Мельникова Е.Д., Соловьева М.В

., Ажипа Л.Т., Выскубова Н.К. Химия в задачах для поступающих в вузы.– М.: ООО «Изд-во Оникс»: ООО «Изд-во «Мир и образование», 2009.– 832 с.

Учебно-методический комплекс по химии для учащихся медико-биологических классов под ред. Т.Н.Литвиновой.– Краснодар.: КГМУ, – 2008.

Химия. ЕГЭ–2008. Вступительные испытания, учебно-методическое пособие / под ред. В.Н. Доронькина. – Ростов н/Д: Легион, 2008.– 271 с

Список сайтов по химии:

1. Alhimik. http://www.alhimik.ru

2. Химия для всех. Электронный справочник за полный курс химии.

http://www.informika.ru/text/database/chemy/START.html

3. Школьная химия – справочник.

http://www.schoolchemistry.by.ru

4. Репетитор по химии. http://www. chemistry.nm.ru

Интернет-ресурсы

1. Alhimik. http://www.alhimik.ru

2. Химия для всех. Электронный справочник за полный курс химии.

http://www.informika.ru/text/database/chemy/START.html

3. Школьная химия – справочник. http://www.schoolchemistry.by.ru

4. http://www.classchem.narod.ru

5. Репетитор по химии. http://www. chemistry.nm.ru

6. http://www.alleng.ru/edu/chem.htm

   — образовательные ресурсы Интернета по химии

7. http://schoolchemistry.by.ru/ — школьная химия. На этом сайте есть возможность пройти On-line тестирование по разным темам, а также демонстрационные варианты Единого Государственного Экзамена

8. Химия и жизнь–ХХ1 век: научно-популярный журнал. http://www.hij.ru

Вопросы для практического теста «Молекулярная формула»

Молекулярная формула соединения представляет собой представление количества и типа элементов, присутствующих в одной молекулярной единице соединения. Этот практический тест из 10 вопросов посвящен поиску молекулярной формулы химических соединений.

Для выполнения этого теста потребуется периодическая таблица. Ответы появляются после последнего вопроса.

Вопрос 1

Неизвестное соединение содержит 40.0% углерода, 6,7% водорода и 53,3% кислорода с молекулярной массой 60,0 г / моль. Какова молекулярная формула неизвестного соединения?

Вопрос 2

Углеводород — это соединение, состоящее из атомов углерода и водорода. Обнаружено, что неизвестный углеводород содержит 85,7% углерода и имеет атомную массу 84,0 г / моль. Какова его молекулярная формула?

Вопрос 3

Обнаружено, что кусок железной руды содержит соединение, содержащее 72,3% железа и 27%.7% кислорода с молекулярной массой 231,4 г / моль. Какова молекулярная формула соединения?

Вопрос 4

Соединение, содержащее 40,0% углерода, 5,7% водорода и 53,3% кислорода, имеет атомную массу 175 г / моль. Какая молекулярная формула?

Вопрос 5

Соединение содержит 87,4% азота и 12,6% водорода. Если молекулярная масса соединения 32,05 г / моль, какова молекулярная формула?

Вопрос 6

Соединение с молекулярной массой 60.Обнаружено, что 0 г / моль содержит 40,0% углерода, 6,7% водорода и 53,3% кислорода. Какая молекулярная формула?

Вопрос 7

Установлено, что соединение с молекулярной массой 74,1 г / моль содержит 64,8% углерода, 13,5% водорода и 21,7% кислорода. Какая молекулярная формула?

Вопрос 8

Обнаружено, что соединение содержит 24,8% углерода, 2,0% водорода и 73,2% хлора с молекулярной массой 96,9 г / моль. Какая молекулярная формула?

Вопрос 9

Соединение содержит 46.7% азота и 53,3% кислорода. Если молекулярная масса соединения 60,0 г / моль, какова молекулярная формула?

Вопрос 10

Обнаружено, что проба газа содержит 39,10% углерода, 7,67% водорода, 26,11% кислорода, 16,82% фосфора и 10,30% фтора. Если молекулярная масса 184,1 г / моль, какова молекулярная формула?

ответов

1. C ₂ H ₄ O ₂
2. C ₆ H ₁₂
3.Fe ₃ O ₄
4. C ₆ H ₁₂ O ₆
5. N ₂ H ₄
6. C ₂ H ₄ O ₂
7. C ₄ H ₁₀ O
8. C ₂ H ₂ Cl ₂
9. N ₂ O ₂
10. C ₆ H ₁₄ O ₃ ПФ

Молекулярная формула и пример простейшей формулы Задача

Молекулярная формула соединения перечисляет все элементы и количество атомов каждого элемента, которые фактически составляют соединение.Самая простая формула аналогична, когда все элементы перечислены, но числа соответствуют соотношениям между элементами. Этот рабочий пример задачи демонстрирует, как использовать простейшую формулу соединения и его молекулярную массу, чтобы найти молекулярную формулу.

Молекулярная формула из задачи простейшей формулы

Самая простая формула витамина C: C ₃ H ₄ O ₃ . Экспериментальные данные показывают, что молекулярная масса витамина С составляет около 180.Какова молекулярная формула витамина С?
Решение
Сначала вычислите сумму атомных масс для C ₃ H ₄ O ₃ . Найдите атомные массы для элементов из Периодической таблицы. Найдено, что атомные массы равны:
H составляет 1,01,
C составляет 12,01
O составляет 16,00
Подставляя эти числа, сумма атомных масс для C ₃ H ₄ O ₃ составляет:
3 ( 12,0) + 4 (1,0) + 3 (16,0) = 88,0
Это означает, что формула массы витамина С равна 88.0. Сравните формулу массы (88,0) с приблизительной молекулярной массой (180). Молекулярная масса в два раза превышает формульную массу (180/88 = 2,0), поэтому простейшую формулу нужно умножить на 2, чтобы получить молекулярную формулу:
молекулярная формула витамин C = 2 x C ₃ H ₄ O ₃ = C ₆ H ₈ O ₆
Ответ
C ₆ H ₈ O ₆

Советы по устранению рабочих проблем

Приблизительной молекулярной массы обычно достаточно для определения формулы массы, но расчеты, как правило, не работают «даже», как в этом примере.Вы ищете ближайшее целое число, которое нужно умножить на формулу массы, чтобы получить молекулярную массу.

Если вы видите, что соотношение между формульной массой и молекулярной массой составляет 2,5, возможно, вы смотрите на соотношение 2 или 3, но более вероятно, что вам нужно умножить формулу массы на 5. Часто в процессе проб и ошибок получение правильного ответа. Хорошая идея — проверить свой ответ, выполнив математические вычисления (иногда более чем одним способом), чтобы увидеть, какое значение является наиболее близким.

Если вы используете экспериментальные данные, в расчете молекулярной массы будет некоторая ошибка.Обычно соединения, назначаемые в лабораторных условиях, будут иметь отношения 2 или 3, а не большие числа, такие как 5, 6, 8 или 10 (хотя эти значения также возможны, особенно в лаборатории колледжа или в реальных условиях).

Стоит отметить, что в то время как химические задачи решаются с использованием молекулярных и простейших формул, реальные соединения не всегда подчиняются правилам. Атомы могут иметь общие электроны, так что соотношение равно 1,5 (например). Однако при выполнении домашних заданий по химии используйте целые числа!

Определение молекулярной формулы по простейшей формуле

Формула Задача
Самая простая формула бутана — C2H5, а его молекулярная масса составляет около 60.Какова молекулярная формула бутана?
Решение
Сначала вычислите сумму атомных масс C2H5. Найдите атомные массы для элементов из Периодической таблицы. Атомные массы оказываются равными:
H составляет 1,01
C составляет 12,01
Подставляя эти числа, сумма атомных масс для C2H5 составляет:
2 (12,0) + 5 (1,0) = 29,0
Это означает, что формула массы бутана 29,0. Сравните формулу массы (29,0) с приблизительной молекулярной массой (60). Молекулярная масса практически вдвое превышает формульную массу (60/29 = 2.1), поэтому простейшую формулу нужно умножить на 2, чтобы получить молекулярную формулу:
Молекулярная формула бутана = 2 x C2H5 = C4h20
Ответ
Молекулярная формула бутана — C4h20.

5.4 Определение эмпирических и молекулярных формул — CHEM 1114 — Введение в химию

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите эмпирическую формулу соединения
• Определите молекулярную формулу соединения

В предыдущем разделе мы обсудили, как рассчитать процентный состав на основе экспериментальных измерений массы.Теперь мы увидим, как применить это к определению химической формулы соединения.

Эмпирические формулы

Эмпирическая формула — простейшая формула соединения. Это наименьшее целочисленное отношение атомов, но оно не обязательно отражает расположение атомов в реальной молекуле.

Например: молекула перекиси водорода состоит из двух атомов O и двух атомов H, связанных вместе — молекулярная формула, таким образом, H ₂ O ₂ .Поскольку простейшее соотношение атомов H и O составляет 1: 1, эмпирическая формула (но не фактическое расположение атомов в молекуле) — это HO.

Пример 1

Определите эмпирическую формулу диоксина (C ₁₂ H ₄ Cl ₄ O ₂ ), очень сильного яда.

Решение

Нижние индексы — 12, 4, 4 и 2. Все они делятся на 2.
Таким образом, эмпирическая формула = C _12/2 H _4/2 Cl _4/2 O _2/2 = C ₆ H ₂ Класс ₂ O

Проверьте себя

Определите эмпирическую формулу для следующих соединений:

a) C ₆ H ₁₆ N ₂ b) CCl ₄ c) C ₄ H ₁₀

Ответы

a) C ₃ H ₈ N b) CCl ₄ c) C ₂ H ₅

Определение эмпирических формул

Как упоминалось ранее, наиболее распространенный подход к определению химической формулы соединения — сначала измерить массы составляющих его элементов.Однако мы должны помнить, что химические формулы представляют собой относительные числа , , а не массы атомов в веществе. Следовательно, любые экспериментально полученные данные, включающие массу, должны использоваться для получения соответствующего количества атомов в соединении. Для этого мы можем использовать молярные массы, чтобы преобразовать массу каждого элемента в число молей. Затем мы рассматриваем моли каждого элемента относительно друг друга, преобразовывая эти числа в целочисленное соотношение, которое можно использовать для вывода эмпирической формулы вещества.Рассмотрим образец соединения, содержащий 1,71 г C и 0,287 г H. Соответствующее количество атомов (в молях) составляет:

[латекс] 1.17 \; \ text {g C} \ times \ frac {1 \; \ text {mol C}} {12.011 \; \ text {g C}} = 0.0 \ underline {974} 11 \; \ текст {mol C with 3 sig figs} [/ latex]

[латекс] 0,287 \; \ text {g H} \ times \ frac {1 \; \ text {mol H}} {1.00794 \; \ text {g H}} = 0. \ underline {284} 74 \; \ text {mol H с 3 фигами сиг} [/ латекс]

Таким образом, мы можем точно представить это соединение формулой C _0.974 H _0,284 . Конечно, согласно принятому соглашению, формулы содержат целые индексы, что может быть достигнуто путем деления каждого индекса на меньший индекс:

[латекс] \ text {C} _ {\ frac {0.0 \ underline {974} 11} {0.0 \ underline {974} 11}} \; \ text {H} _ {\ frac {0. \ underline {284} 74} {0.0 \ underline {974} 11}} \; \ text {или CH} _3 [/ latex]

(Напомним, что нижние индексы «1» не записываются, а предполагаются, если нет другого числа.)

Таким образом, эмпирическая формула этого соединения: CH ₃ .Это может быть или не быть молекулярной формулой соединения ; однако нам потребуется дополнительная информация, чтобы сделать это определение (как обсуждается далее в этом разделе).

Рассмотрим другой пример, образец соединения, содержащий 5,31 г Cl и 8,40 г O. Следуя тому же подходу, получаем предварительную эмпирическую формулу:

[латекс] \ text {Cl} _ {0.150} \ text {O} _ {0.525} \; знак равно \ text {Cl} _ {\ frac {0.150} {0.150}} \; \ text {O} _ {\ frac {0.525} {0.150}} = \ text {ClO} _ {3.5} [/ латекс]

В этом случае деление на наименьший нижний индекс по-прежнему оставляет нам десятичный нижний индекс в эмпирической формуле. Чтобы преобразовать это в целое число, мы должны умножить каждый из нижних индексов на два, сохраняя то же соотношение атомов и получая Cl ₂ O ₇ в качестве окончательной эмпирической формулы.

Таким образом, эмпирические формулы получены из экспериментально измеренных масс элементов:

1. Определение количества молей каждого элемента из его массы
2. От деления молярного количества каждого элемента на наименьшее молярное количество, чтобы получить индексы для предварительной эмпирической формулы
3. Умножение всех коэффициентов на целое число, если необходимо, чтобы обеспечить наименьшее целочисленное отношение индексов

Обратите внимание, что важно следовать обычному правилу не округлять значения в середине вычисления.(Следите за значащими цифрами после каждого шага, но затем используйте цифры в вашем калькуляторе после последней значащей цифры, когда вы переносите значение в последующие вычисления.) В конце концов, вы округлите до целых чисел.

На рисунке 1 показана эта процедура в виде блок-схемы для вещества, содержащего элементы A и X.

Рис. 1. Эмпирическая формула соединения может быть получена из масс всех элементов в образце.

Пример 2

Образец черного минерала гематита (рис. 2), оксида железа, обнаруженного во многих железных рудах, содержит 34.97 г железа и 15,03 г кислорода. Какая эмпирическая формула гематита?

Рисунок 2. Гематит — это оксид железа, который используется в ювелирных изделиях. (кредит: Мауро Катеб)

Решение
Для этой задачи нам дана масса в граммах каждого элемента. Начните с поиска родинок каждого:

[латекс] 34,97 \; \ text {g Fe} \ times \ frac {\ text {mol Fe}} {55.847 \; \ text {g}} = 0. \ underline {6261} 8 \; \ text {моль Fe с 4 фигами сиг} [/ латекс]

[латекс] 15.03 \; \ text {g O} \ times \ frac {\ text {mol O}} {15.9994 \; \ text {g}} = 0. \ underline {9394} 1 \; \ text {mol O with 4 sig figs} [/ latex]

Затем выведите молярное отношение железа к кислороду путем деления на меньшее число молей:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ frac {0. \ underline {6261} 8} {0. \ underline {6261} 8} & \ underline {1.000} 0 \; \ text {mol Fe с 4-мя фигами} \\ [1em] \ frac {0. \ underline {9394} 1} {0. \ underline {6261} 8} & \ underline {1.500} 2 \; \ text {мол О с 4 сиг фигами} \ end {array} [/ latex]

Коэффициент равен 1.000 моль железа на 1.500 моль кислорода (Fe ₁ O _1,5 ). Наконец, умножьте соотношение на два, чтобы получить наименьшие возможные индексы целых чисел, сохраняя при этом правильное отношение железа к кислороду:

[латекс] 2 (\ text {Fe} _1 \ text {O} _ {1.5}) = \ text {Fe} _2 \ text {O} _3 [/ latex]

Эмпирическая формула: Fe ₂ O ₃ .

Проверьте себя
Какова эмпирическая формула соединения, если образец содержит 0.130 г азота и 0,370 г кислорода?

Ответ

N ₂ O ₅

Полезно запомнить некоторые общеупотребительные дроби в десятичной форме, чтобы вы могли определить, когда следует умножать их на:
1/2 = 0,500, поэтому умножьте на 2
1/3 = 0,333…, (x3) 1/4 = 0,25, (x4)
2/3 = 0,666…, (x3) 3/4 = 0,75, (x4)

Примечание: если у вас есть формула, в которой более одного десятичного знака, вы можете пошагово умножать:

Например: C _1.50 H _1,33 O ₁ x 2 = C ₃ H _2,66 O ₂ x 3 = C ₉ H ₈ O ₆

Пример 3

Обнаружено, что образец соединения массой 2,500 г, содержащий только углерод и водород, содержит 2,002 г углерода. Определите эмпирическую формулу.

Решение

Шаг 1: Нам говорят, что соединение содержит 2,002 г C. Чтобы найти H, вычтите C из общего количества 2.500 г — 2,002 г = 0,498 г H

Шаг 2: Преобразовать в моль:

[латекс] 2.002 \; \ text {g C} \ times \ frac {1 \; \ text {mol C}} {12.011 \; \ text {g C}} = 0. \ underline {1666} 8 \; \ text {mol C с 4 фигами сиг} [/ латекс]

[латекс] 0,498 \; \ text {g H} \ times \ frac {1 \; \ text {mol H}} {1.00794 \; \ text {g H}} = 0. \ underline {494} 1 \; \ text {mol H с 3 фигами сиг} [/ латекс]

Шаг 3: C _{0,16668 / 0,16668} H _{0,4941 / 0,16668} = C _1.000 H _2.96 Поскольку 2,96 находится в пределах нескольких сотых от целого числа 3, мы можем округлить до C ₁ H ₃ . [Примечание. Если значение коэффициента составляет <± 0,2 целого числа, оно может быть округлено.]

Имеем эмпирическую формулу: CH ₃

Проверьте себя

Образец пара-дихлорбензола содержит 11,314 г углерода, 0,6330 г водорода и 11,132 г хлора. Какова эмпирическая формула этого соединения?

Ответ

C ₃ H ₂ Класс

Дополнительные проработанные примеры, иллюстрирующие вывод эмпирических формул, можно найти в коротком видеоролике.

Получение эмпирических формул из процентного состава

Наконец, что касается вывода эмпирических формул, рассмотрим случаи, в которых доступен процентный состав соединения, а не абсолютные массы составляющих его элементов. В таких случаях процентный состав можно использовать для расчета масс элементов, присутствующих в любой удобной массе соединения; затем эти массы можно использовать для получения эмпирической формулы обычным способом.

Пример 4

Бактериальная ферментация зерна для производства этанола дает газ с процентным составом 27,29% C и 72,71% O (Рисунок 3). Какова эмпирическая формула этого газа?

Рис. 3. Окись углерода удаляется из этих бродильных чанов через большие медные трубы наверху. (кредит: «Dual Freq» / Wikimedia Commons)

Раствор
Поскольку процентная шкала равна 100, удобнее всего рассчитать массу элементов, присутствующих в образце весом 100 г.Расчет является «наиболее удобным», потому что, согласно определению процентного состава, масса данного элемента в граммах численно эквивалентна массовому процентному содержанию элемента. Эта числовая эквивалентность вытекает из определения «процентной» единицы, название которой происходит от латинской фразы процентов , означающей «сотнями». Принимая во внимание это определение, представленные массовые проценты могут быть более удобно выражены в виде дробей:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} 27.29 \% \; \ text {C} & \ frac {27.29 \; \ text {g C}} {100 \; \ text {g соединение}} \\ [1em] 72.71 \% \; \ text {O} & \ frac {72.71 \; \ text {g O}} {100 \; \ text {g соединение}} \ end {array} [/ latex]

Молярные количества углерода и водорода в 100-граммовой пробе рассчитываются путем деления массы каждого элемента на его молярную массу:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} 27.29 \; \ text {g of C} (\ frac {\ text {mol C}} {12.011 \; \ text {g }}) & \ underline {2.272} 08 \; \ text {mol C with 4 sig figs} \\ [1em] 72.71 \; \ text {g of O} (\ frac {\ text {mol O}} {15 .9994 \; \ text {g}}) & \ underline {4.544} 54 \; \ text {mol O with 4 sig figs} \ end {array} [/ latex]

Коэффициенты для предварительной эмпирической формулы выводятся путем деления каждого молярного количества на меньшее из двух:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ frac {\ underline {2.272} 08 \; \ text {mol C}} {\ underline {2.272} 08} & 1.000 \ \ [1em] \ frac {\ underline {4.544} 54 \; \ text {mol O}} {\ underline {2.272} 08} & 2.000 \ end {array} [/ latex]

Так как полученное соотношение составляет один атом углерода к двум атомам кислорода, эмпирическая формула CO ₂ .

Проверьте себя
Какова эмпирическая формула соединения, содержащего 40,0% C, 6,71% H и 53,28% O?

Ответ

CH ₂ O

Пример 5

Оксид железа содержит 69,9% Fe по массе. Найдите его эмпирическую формулу. Примечание: «оксид» означает, что он содержит кислород, а также железо.

Решение

Шаг 1: Если принять образец 100 г, он должен содержать 69.9 г Fe и, следовательно, 100-69,9 = 30,1 г О.

Шаг 2: Преобразовать в моль:

[латекс] 69,9 \; \ text {g Fe} \ times \ frac {1 \; \ text {mol Fe}} {55.847 \; \ text {g Fe}} = \ underline {1.25} 16 \; \ text {mol Fe с 3 фигами сиг} [/ латекс]

[латекс] 30,1 \; \ text {g O} \ times \ frac {1 \; \ text {mol O}} {15.9994 \; \ text {g O}} = \ underline {1.88} 13 \; \ text {mol O with 3 sig figs} [/ latex]

Шаг 3: 1,2516… это наименьшее число, поэтому мы разделим каждый нижний индекс на это значение:

Fe _1.2516 O _1.8813 = Fe _{1.2516 / 1.2516} O _{1.8813 / 1.2516 =} Fe _1.0000 O _1,503

Шаг 4: Поскольку отношение кислорода составляет 1,503 и не попадает в допустимый предел, в котором мы можем округлить [Примечание: пока значение отношения <± 0,2 от целого числа, оно может быть округлено.], Мы не может интерпретировать 1,503 как целое число (т.е. НЕ 1 или 2!). Мы понимаем, что 1,503 составляет приблизительно 1,50, поэтому мы можем умножить каждый нижний индекс на 2, чтобы получить целые числа: Fe _{1 × 2} O _{1.5 × 2} = Fe ₂ O ₃ .

Эмпирическая формула: Fe ₂ O ₃

Проверьте себя

Нейлон-6 содержит 63,68% C, 12,38% N, 9,80% H и 14,14% O по массе. Какова эмпирическая формула нейлона-6?

Ответ

C ₆ H ₁₁ НЕТ

Получение молекулярных формул

Напомним, что эмпирические формулы — это символы, представляющие относительных номеров элементов соединения.Определение абсолютного числа атомов, составляющих одну молекулу ковалентного соединения, требует знания как его эмпирической формулы, так и его молекулярной массы или молярной массы. Эти величины могут быть определены экспериментально с помощью различных методов измерения. Молекулярная масса, например, часто определяется из масс-спектра соединения (см. Обсуждение этого метода в предыдущей главе об атомах и молекулах). Молярную массу можно измерить с помощью ряда экспериментальных методов, многие из которых будут представлены в следующих главах этого текста.

Молекулярные формулы выводятся путем сравнения молекулярной или молярной массы соединения с его массой по эмпирической формуле . Как следует из названия, эмпирическая формула массы — это сумма средних атомных масс всех атомов, представленных в эмпирической формуле. Если нам известна молекулярная (или молярная) масса вещества, мы можем разделить ее на массу эмпирической формулы, чтобы определить количество эмпирических формульных единиц на молекулу, которое мы обозначаем как n :

[латекс] \ frac {\ text {молекулярная или молярная масса (а.е.м. или} \; \ frac {\ text {g}} {\ text {mol}})} {\ text {эмпирическая формула массы (а.е.м. или} \ ; \ frac {\ text {g}} {\ text {mol}})} = n \; \ text {формульные единицы / молекула} [/ latex]

Молекулярная формула затем получается путем умножения каждого нижнего индекса в эмпирической формуле на n , как показано общей эмпирической формулой A _x B _y :

[латекс] (\ text {A} _ {\ text {x}} \ text {B} _ {\ text {y}}) _ {\ text {n}} = \ text {A} _ {\ text {nx}} \ text {B} _ {\ text {nx}} [/ latex]

Например, рассмотрим ковалентное соединение, эмпирическая формула которого определена как CH ₂ O.Эмпирическая формула массы для этого соединения составляет приблизительно 30 а.е.м. (сумма 12 а.е.м. для одного атома C, 2 а.е.м. для двух атомов H и 16 а.е.м. для одного атома O). Если молекулярная масса соединения определена равной 180 а.е.м., это означает, что молекулы этого соединения содержат в шесть раз больше атомов, представленных в эмпирической формуле:

[латекс] \ frac {180 \; \ text {аму / молекула}} {30 \; \ frac {\ text {amu}} {\ text {формульная единица}}} = 6 \; \ text {формульная единица / молекула} [/ латекс]

Молекулы этого соединения затем представлены молекулярными формулами, индексы которых в шесть раз превышают индексы в эмпирической формуле:

[латекс] \ text {(CH} _2 \ text {O}) _ 6 = \ text {C} _6 \ text {H} _ {12} \ text {O} _6 [/ latex]

Обратите внимание, что этот же подход можно использовать с молярной массой (г / моль) вместо молекулярной массы (а.е.м.).

Пример 6

Никотин, алкалоид из семейства пасленовых растений, который в основном отвечает за пристрастие сигарет, содержит 74,02% C, 8,710% H и 17,27% N. формула?

Раствор
Определение молекулярной формулы на основе предоставленных данных потребует сравнения массы эмпирической формулы соединения с его молярной массой. В качестве первого шага используйте процентный состав, чтобы получить эмпирическую формулу соединения.Если допустить удобство, образец никотина весом 100 г дает следующие молярные количества его элементов:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} (74.02 \; \ text {g C}) (\ frac {1 \; \ text {mol C}} {12.011 \; \ text {g C}}) & \ underline {6.162} 68 \; \ text {mol C с 4 сигн. фиг} \\ [1em] (8.710 \; \ text {g H}) (\ frac {1 \; \ text {mol H}} {1.00794 \; \ text {g H}}) & \ underline {8.641} 39 \; \ text {mol H с 4 сигн. фиг} \\ [1em] (17.27 \; \ text { g N}) (\ frac {1 \; \ text {mol N}} {14.0067 \; \ text {g N}}) & \ underline {1.232} 98 \; \ text {mol N с 4 сигн. Фиг} \ end {array} [/ latex]

Затем мы вычисляем молярные отношения этих элементов относительно наименее распространенного элемента, N.

[латекс] \ frac {\ underline {1.232} 98} {\ underline {1.232} 98} = 1.000 \; \ text {mol N} = 1 \; \ text {mol N} [/ latex]

[латекс] \ frac {\ underline {6.162} 68} {\ underline {1.232} 98} = 4.999 \; \ text {mol C} = 5 \; \ text {mol C} [/ latex]

[латекс] \ frac {\ underline {8.641} 39} {\ underline {1.232} 98} = 7.008 \; \ text {mol H} = 7 \; \ text {mol H} [/ latex]

Молярные отношения C к N и H к N достаточно близки к целым числам, поэтому эмпирическая формула C ₅ H ₇ N.Таким образом, эмпирическая формула массы для этого соединения составляет 81,117 а.е.м. / формульную единицу или 81,117 г / моль формульную единицу.

Рассчитываем молярную массу никотина исходя из заданной массы и молярного количества соединения:

[латекс] \ frac {40.57 \; \ text {g nicotine}} {0.2500 \; \ text {mol nicotine}} = \ frac {162.3 \; \ text {g}} {\ text {mol}} [/ латекс]

Сравнение молярной массы и эмпирической формулы массы показывает, что каждая молекула никотина содержит две формульные единицы:

[латекс] \ frac {162.3 \; \ text {г / моль}} {81.117 \; \ frac {\ text {g}} {\ text {формульная единица}}} = 2 \; \ text {формульные единицы / молекула} [/ латекс]

Таким образом, мы можем вывести молекулярную формулу никотина из эмпирической формулы, умножив каждый нижний индекс на два:

[латекс] (\ text {C} _5 \ text {H} _7 \ text {N}) _ 2 = \ text {C} _ {10} \ text {H} _ {14} \ text {N} _2 [ / латекс]

Проверьте себя
Какова молекулярная формула соединения с процентным составом 49,47% C, 5.201% H, 28,84% N и 16,48% O и молекулярная масса 194,2 а.е.м.

Ответ

C ₈ H ₁₀ N ₄ O ₂

Пример 7

Образец 13,8 г соединения, содержащего только азот и кислород, при разложении дает 4,2 г азота. Какова его эмпирическая формула и молекулярная формула, если молярная масса составляет 90,3 г / моль?

Решение

Для начала нам нужно определить эмпирическую формулу:

Шаг 1: Нам говорят, что он содержит 4.2 г N. Таким образом, он должен содержать 13,8 г — 4,2 г = 9,6 г О.

Шаг 2: Преобразовать в моль:

[латекс] 4,3 \; \ text {g N} \ times \ frac {1 \; \ text {mol N}} {14.0067 \; \ text {g N}} = 0. \ underline {30} 7 \; \ text {mol N with 2 sig figs} [/ latex]

[латекс] 9,5 \; \ text {g O} \ times \ frac {1 \; \ text {mol O}} {15.9994 \; \ text {g O}} = 0. \ underline {59} 4 \; \ text {mol O with 2 sig figs} [/ latex]

Шаг 3: N _{0,307 / 0,307} O _{0,594 / 0,307} = N _1,00 O _1.93

Шаг 4: Значение 1,93 (вычислено до 2 сигн. Фиг.) Достаточно близко, чтобы округлить до целого числа, или NO ₂

Затем нам нужно использовать значения молярной массы для определения молекулярной формулы:

Шаг 1:

Эмпирическая формула Молярная масса = 14,0067 г / моль + 2 (15,9994 г / моль) = 46,0055 г / моль

Шаг 2:

Молярная масса молекулярной формулы / Молярная масса эмпирической формулы = 90,3 г / моль / 46,0055 г / моль = 1,963 (до 3 SF) = 2

Шаг 3: N _{1 × 2} O _{2 × 2} = N ₂ O ₄

Проверьте себя

Кофеин содержит водород, углерод, азот и кислород.Массовый процентный состав следующий: C = 49,47%; H = 5,191%; N = 28,86%; О = 16,48%. Молярная масса составляет примерно 194 г / моль. Определите молекулярную формулу.

Ответ

C ₈ H ₁₀ N ₄ O ₂

Ключевые концепции и резюме

Химическая идентичность вещества определяется типами и относительным числом атомов, составляющих его основные сущности (молекулы в случае ковалентных соединений, ионы в случае ионных соединений).Процентный состав соединения обеспечивает массовый процент каждого элемента в соединении, и он часто определяется экспериментально и используется для вывода эмпирической формулы соединения. Эмпирическую формулу массы ковалентного соединения можно сравнить с молекулярной или молярной массой соединения для получения молекулярной формулы.

Определение эмпирической формулы

ШАГ 1: Определите массу каждого элемента в конкретном образце. Если вам даны данные в виде процентного состава, проще всего принять общий размер выборки 100 г.(Если процент одного элемента составляет 64%, 100 г соединения будет содержать 64 г этого конкретного элемента.)

ШАГ 2: Для каждого элемента замените g [латекс] \ longrightarrow [/ латекс] мол. Эти мольные значения становятся индексами первой попытки для формулы, например, C _0,1 H _0,4 O _0,1

ШАГ 3: Теперь разделите индекс каждого элемента на наименьшее значение индекса.
Например: C _0,1 H _0,4 O _0,1 , разделите каждый нижний индекс на 0.1 и получаем CH ₄ O

ШАГ 4: Если какой-либо нижний индекс НЕ является целым числом (или легко округляется до единицы), умножьте ВСЕ нижние индексы на наименьшее целое число, которое превратит все нижние индексы в целые числа. Теперь это эмпирическая формула. Например: C _1,5 N _0,5 H ₄ умножьте каждое на 2 и получите C ₃ NH ₈

Определение молекулярной формулы по эмпирической формуле

ШАГ 1: Рассчитайте молярную массу по эмпирической формуле.

ШАГ 2: Разделите полученную молекулярную молярную массу на молярную массу, рассчитанную по эмпирической формуле.

ШАГ 3: Умножьте каждый индекс на целое число, полученное на шаге 2. Теперь это молекулярная формула.

Ключевые уравнения

• [латекс] \% \ text {X} = \ frac {\ text {mass X}} {\ text {mass commpound}} \ times 100 \% [/ latex]
• [латекс] \ frac {\ text {молекулярная или молярная масса (а.е.м. или} \; \ frac {\ text {g}} {\ text {mol}})} {\ text {эмпирическая формула массы (а.е.м. или} \ ; \ frac {\ text {g}} {\ text {mol}})} = n \; \ text {формульные единицы / молекула} [/ latex]
• (A _x B _y ) _n = A _nx B _ny

Упражнения

1.Определите эмпирические формулы для соединений со следующим процентным составом:

a) 15,8% углерода и 84,2% серы

б) 40,0% углерода, 6,7% водорода и 53,3% кислорода

2. Соединение углерода и водорода содержит 92,3% углерода и имеет молярную массу 78,1 г / моль. Какова его молекулярная формула?

3. Определите эмпирическую и молекулярную формулу хризотилового асбеста. Хризотил имеет следующий процентный состав: 28,03% Mg, 21,60% Si, 1,16% H и 49.21% О. Молярная масса хризотила составляет 520,8 г / моль.

4. Крупный производитель красителей для текстиля разработал новый желтый краситель. Краситель имеет процентный состав 75,95% C, 17,72% N и 6,33% H по массе с молярной массой около 240 г / моль. Определите молекулярную формулу красителя.

ответы

1. а) CS ₂ б) CH ₂ O

2. C ₆ H ₆

3. Mg ₃ Si ₂ H ₃ O ₈ (эмпирическая формула), Mg ₆ Si ₄ H ₆ O ₁₆ (молекулярная формула)

4.С ₁₅ Н ₁₅ Н ₃

Глоссарий

эмпирическая формула: — простейшая формула соединения. Это наименьшее целочисленное отношение атомов, но оно не обязательно отражает расположение атомов в реальной молекуле.

эмпирическая формула масса: сумма средних атомных масс для всех атомов, представленных в эмпирической формуле

процентного содержания состава: массовых процентов различных элементов в соединении

Составной Состав | Безграничная химия

Процентный состав соединений

Процентный состав (по массе) соединения можно рассчитать путем деления массы каждого элемента на общую массу соединения.

Цели обучения

Перевести между молекулярной формулой соединения и его массовым процентным составом

Основные выводы

Ключевые моменты

• Атомный состав химических соединений можно описать множеством способов, включая молекулярные формулы и процентный состав.
• Процентный состав соединения рассчитывается по молекулярной формуле: разделите массу каждого элемента, содержащегося в одном моль соединения, на общую молярную массу соединения.
• Процентный состав соединения можно измерить экспериментально, и эти значения можно использовать для определения эмпирической формулы соединения.

Ключевые термины

• массовых процента : массовая доля одного элемента соединения.

Атомный состав химических соединений может быть описан с использованием множества обозначений, включая молекулярные, эмпирические и структурные формулы. Другой удобный способ описания атомного состава — изучить процентный состав соединения по массе.

Массовый процентный состав

Процентный состав рассчитывается по молекулярной формуле путем деления массы одного элемента в одном моль соединения на массу одного моля всего соединения. Это значение представлено в процентах.

Процентный состав — YouTube : В этом видео показано, как рассчитать процентный состав соединения.

Например, бутан имеет молекулярную формулу C ₄ H ₁₀ .Процентный состав бутана можно рассчитать следующим образом:

• Масса H на моль бутана: [латекс] 10 \ text {mol H} \ cdot \ frac {1.00794 \ text {g}} {1 \ text {mol H}} = 10,079 \ text {g H} [/ латекс]
• Масса C на моль бутана: [латекс] 4 \ text {mol C} \ cdot \ frac {12.011 \ text {g C}} {1 \ text {mol C}} = 48.044 \ text {g C} [/ латекс]
• Массовый процент H в бутане: [латекс] \ frac {10.079 \ text {g H}} {58.123 \ text {g butane}} \ cdot100 = 17,3 \% \ text {H} [/ latex]
• Массовый процент C в бутане: [латекс] \ frac {48.044 \ text {g C}} {58.123 \ text {g butane}} \ cdot100 = 82.7 \% \ text {C} [/ latex]

Следовательно, атомный состав бутана также можно описать как 17,3% водорода и 82,7% углерода, и, как и ожидалось, эти значения в сумме составляют 100%.

Бутан : Структурная формула бутана.

На практике этот расчет часто меняется на противоположный. Массовые проценты могут быть определены экспериментально с помощью элементного анализа, и эти значения могут использоваться для расчета эмпирической формулы неизвестных соединений.Однако этой информации недостаточно для определения молекулярной формулы без дополнительной информации о молекулярной массе соединения.

Анализ горения

Анализ горения обычно используется для определения относительных соотношений углерода, водорода и кислорода в органических соединениях.

Цели обучения

Опишите процесс анализа горения.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Горение — это процесс сжигания органического соединения в кислороде с образованием энергии, углекислого газа и водяного пара.
• При анализе сгорания сжигается образец известной массы, а образующиеся углекислый газ и водяной пар улавливаются и взвешиваются.
• Относительные количества углерода, водорода и кислорода в исходном соединении могут быть определены по массам продуктов реакции горения.
• Анализ горения, таким образом, можно использовать для определения эмпирической формулы неизвестного органического соединения.

Ключевые термины

• анализ горения : Использование горения для определения элементного состава органического соединения.Компаунд сжигается, продукты собираются, взвешиваются и определяется состав.
• горение : Процесс, в котором топливо объединяется с кислородом, обычно при высокой температуре, с выделением тепла, диоксида углерода и водяного пара.

Анализ горения — это метод элементного анализа твердых и жидких органических соединений. Он может определять относительные количества углерода, водорода, кислорода в соединениях, а иногда также может определять количества азота и серы в соединениях.Этот метод был изобретен Жозефом Луи Гей-Люссаком.

Сгорание

Анализ горения обычно используется для анализа образцов неизвестной химической формулы. Для этого требуется всего миллиграммы образца. Образец взвешивают, а затем полностью сжигают при высокой температуре в присутствии избытка кислорода, в результате чего образуется диоксид углерода и вода.

Реакции горения — YouTube : В этом видео рассказывается об основах реакций горения, о том, как их идентифицировать, прогнозировать продукты и уравновешивать химическое уравнение.Включены три взрыва: метановая мамба, свистящая бутылка и баллон с газообразным водородом.

Одним из примеров простой реакции горения является горение метана:

[латекс] \ text {CH} _ {4} + 2 \ text {O} _ {2} \ rightarrow \ text {CO} _ {2} + 2 \ text {H} _ {2} \ text {O } + \ text {энергия} [/ латекс]

Горение : Энергия выделяется в виде пламени при сгорании топлива.

Другой распространенный пример горения — сжигание древесины для производства тепловой энергии.Когда 1 моль пропана (C ₃ H ₈ ) сжигается в избытке кислорода, образуется 3 моля CO ₂ и 4 моля H ₂ O.

Анализ горения

При анализе горения продукты, диоксид углерода и водяной пар, улавливаются путем абсорбции на реактивных твердых веществах, расположенных в трубах над реакционным сосудом. Затем эти пробирки можно взвесить для определения поглощенных масс углекислого газа и воды.

• Масса углерода в исходном материале определяется соотношением 1: 1 с массой образовавшегося диоксида углерода (как в уже отображенной реакции горения метана).
• Начальная масса водорода определяется соотношением 2: 1 с количеством произведенной воды.

Затем данные и соотношения можно использовать для расчета эмпирической формулы неизвестной выборки. Анализ горения также можно выполнить с помощью анализатора CHN, который использует газовую хроматографию для анализа продуктов сгорания.

3.2 Определение эмпирических и молекулярных формул — Химия 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Вычислять процентный состав соединения
• Определите эмпирическую формулу соединения
• Определите молекулярную формулу соединения

В предыдущем разделе обсуждалась взаимосвязь между объемной массой вещества и количеством атомов или молекул, которые оно содержит (молей).Зная химическую формулу вещества, можно определить количество вещества (молей) по его массе, и наоборот. Но что, если химическая формула вещества неизвестна? В этом разделе эти же принципы будут применены для вывода химических формул неизвестных веществ на основе экспериментальных измерений массы.

Процентный состав

Элементный состав соединения определяет его химическую идентичность, а химические формулы являются наиболее кратким способом представления этого элементного состава.Когда формула соединения неизвестна, измерение массы каждого из составляющих его элементов часто является первым шагом в процессе определения формулы экспериментальным путем. Результаты этих измерений позволяют рассчитать процентный состав соединения, определяемый как процентное содержание каждого элемента в соединении по массе. Например, рассмотрим газообразное соединение, состоящее исключительно из углерода и водорода. Процентный состав этого соединения можно представить следующим образом:

% H = масса соединения Hmass × 100 %% H = масса соединения Hmass × 100% % C = масса Cmass соединения × 100 %% C = масса Cmass соединения × 100%

Если анализ файла 10.Образец этого газа массой 0 г показал, что он содержит 2,5 г H и 7,5 г C, процентный состав будет рассчитан как 25% H и 75% C:

% H = 2,5 г h20,0 г соединения × 100% = 25 %% H = 2,5 г h20,0 г соединения × 100% = 25% % C = 7,5 г C10,0 г соединения × 100% = 75 %% C = 7,5 г C10,0 г соединения × 100% = 75%

Пример 3.9

Расчет процентного состава

Анализ 12,04 г жидкого соединения, состоящего из углерода, водорода и азота, показал, что он содержит 7,34 г C, 1,85 г H и 2,85 г N.Каков процентный состав этого соединения?

Решение

Чтобы рассчитать процентный состав, разделите экспериментально полученную массу каждого элемента на общую массу соединения, а затем преобразуйте в процент: % C = 7,34 г C12,04 г соединения × 100% = 61,0 %% H = 1,85 г h22,04 г соединения × 100% = 15,4 %% N = 2,85 г соединения N12,04 г × 100% = 23,7 %% C = 7,34 г C12,04 г соединения × 100% = 61,0 %% H = 1,85 г h22,04 г соединения × 100% = 15,4 %% N = 2,85 г N12,04 г соединения × 100% = 23,7%

Результаты анализа показывают, что соединение составляет 61.0% C, 15,4% H и 23,7% N по массе.

Проверьте свои знания

Образец газообразного соединения массой 24,81 г, содержащий только углерод, кислород и хлор, содержит 3,01 г C, 4,00 г O и 17,81 г Cl. Каков процентный состав этого соединения?

Отвечать:

12,1% C, 16,1% O, 71,8% Cl

Определение процентного состава по молекулярным или эмпирическим формулам

Процентный состав также полезен для оценки относительного содержания данного элемента в различных соединениях известных формул.В качестве одного из примеров рассмотрим обычные азотсодержащие удобрения: аммиак (NH ₃ ), нитрат аммония (NH ₄ NO ₃ ) и мочевину (CH ₄ N ₂ O). Элемент азот является активным ингредиентом для сельскохозяйственных целей, поэтому массовый процент азота в соединении является практической и экономической проблемой для потребителей, выбирающих среди этих удобрений. Для такого рода приложений процентный состав соединения легко выводится из его формульной массы и атомных масс составляющих его элементов.Молекула NH ₃ содержит один атом N весом 14,01 а.е.м. и три атома H общим весом (3 × 1,008 а.е.м.) = 3,024 а.е.м. Таким образом, формульная масса аммиака (14,01 а.е.м. + 3,024 а.е.м.) = 17,03 а.е.м., а его процентный состав составляет:

% N = 14.01amu N17.03amuNh4 × 100% = 82.27 %% H = 3.024amu h27.03amuNh4 × 100% = 17.76 %% N = 14.01amu N17.03amuNh4 × 100% = 82.27 %% H = 3.024amu h27.03amuNh4 × 100% = 17,76%

Такой же подход можно использовать для пары молекул, дюжины молекул или моля молекул и т. Д.Последнее количество является наиболее удобным и просто предполагает использование молярных масс вместо атомных масс и масс формулы, как продемонстрировано в примере 3.10. Если известна молекулярная или эмпирическая формула рассматриваемого соединения, процентный состав может быть получен из атомных или молярных масс элементов соединения.

Пример 3.10

Определение процентного состава по молекулярной формуле

Аспирин представляет собой соединение с молекулярной формулой C ₉ H ₈ O ₄ .Каков его процентный состав?

Решение

Для расчета процентного состава необходимы массы C, H и O с известной массой C ₉ H ₈ O ₄ . Удобно считать 1 моль C ₉ H ₈ O ₄ и использовать его молярную массу (180,159 г / моль, определенную по химической формуле) для расчета процентного содержания каждого из его элементов: % C = 9 моль C × молярная масса C молярная масса C9H8O4 × 100 = 9 × 12,01 г / моль 180,159 г / моль × 100 = 108,09 г / моль 180.159 г / моль × 100% C = 60,00% C% C = 9 моль C × молярная масса C молярная масса C9H8O4 × 100 = 9 × 12,01 г / моль 180,159 г / моль × 100 = 108,09 г / моль 180,159 г / моль × 100% C = 60,00% C% H = 8 моль H × молярная масса H молярная масса C9H8O4 × 100 = 8 × 1,008 г / моль 180,159 г / моль × 100 = 8,064 г / моль 180,159 г / моль × 100% H = 4,476% H% H = 8 моль H × молярная масса H молярная масса C9H8O4 × 100 = 8 × 1,008 г / моль 180,159 г / моль × 100 = 8,064 г / моль 180,159 г / моль × 100% H = 4,476% H% O = 4 моль O × молярная масса O молярная масса C9H8O4 × 100 = 4 × 16,00 г / моль 180,159 г / моль × 100 = 64,00 г / моль 180,159 г / моль × 100% O = 35,52 %% O = 4 моль O × молярная масса Омолярная масса C9H8O4 × 100 = 4 × 16.00 г / моль 180,159 г / моль × 100 = 64,00 г / моль 180,159 г / моль × 100% O = 35,52%

Обратите внимание, что эти проценты в сумме равны 100,00% при соответствующем округлении.

Проверьте свои знания

С точностью до трех значащих цифр, каково массовое процентное содержание железа в соединении Fe ₂ O ₃ ?

Определение эмпирических формул

Как упоминалось ранее, наиболее распространенный подход к определению химической формулы соединения — сначала измерить массы составляющих его элементов.Однако имейте в виду, что химические формулы представляют собой относительные числа , а не массы атомов в веществе. Следовательно, любые экспериментально полученные данные, включающие массу, должны использоваться для получения соответствующего количества атомов в соединении. Это достигается с использованием молярных масс для преобразования массы каждого элемента в число молей. Эти молярные количества используются для расчета целочисленных соотношений, которые можно использовать для вывода эмпирической формулы вещества. Рассмотрим образец соединения, в котором определено, что он содержит 1.71 г C и 0,287 г H. Соответствующее количество атомов (в молях) составляет:

1,71 г C × 1 моль C12,01 г C = 0,142 моль C0,287 г H × 1 моль h2,008 г H = 0,284 моль h2,71 г C × 1 моль C12,01 г C = 0,142 моль C0,287 г H × 1 моль h2,008 г H = 0,284 моль H

Таким образом, это соединение может быть представлено формулой C _0,142 H _0,284 . Согласно соглашению, формулы содержат индексы целых чисел, что может быть достигнуто путем деления каждого индекса на меньший индекс:

C0.1420.142H0.2840.142orCh3C0.1420.142H0.2840.142orCh3

(Напомним, что нижние индексы «1» не записываются, а предполагаются, если нет другого числа.)

Таким образом, эмпирическая формула этого соединения: CH ₂ . Это также может быть или не быть молекулярной формулой соединения ; однако для этого необходима дополнительная информация (как обсуждается далее в этом разделе).

Рассмотрим в качестве другого примера образец соединения, содержащего 5,31 г Cl и 8,40 г O. Следуя тому же подходу, получаем предварительную эмпирическую формулу:

Cl0.150O0.525 = Cl0.1500.150O0.5250.150 = ClO3.5Cl0.150O0.525 = Cl0.1500.150O0.5250.150 = ClO3.5

В этом случае деление на наименьший нижний индекс по-прежнему оставляет нам десятичный нижний индекс в эмпирической формуле . Чтобы преобразовать это в целое число, умножьте каждый из нижних индексов на два, сохраняя то же соотношение атомов и получая Cl ₂ O ₇ в качестве окончательной эмпирической формулы.

Таким образом, эмпирические формулы получены из экспериментально измеренных масс элементов:

1. Определение количества молей каждого элемента из его массы
2. От деления молярного количества каждого элемента на наименьшее молярное количество, чтобы получить индексы для предварительной эмпирической формулы
3. Умножение всех коэффициентов на целое число, если необходимо, чтобы обеспечить наименьшее целочисленное отношение индексов

Рисунок 3.11 описывает эту процедуру в виде блок-схемы для вещества, содержащего элементы A и X.

Фигура 3.11 Эмпирическая формула соединения может быть получена из масс всех элементов в образце.

Пример 3.11

Определение эмпирической формулы соединения по массам его элементов

Образец черного минерала гематита (рис. 3.12), оксида железа, содержащегося во многих железных рудах, содержит 34,97 г железа и 15 г железа.03 г кислорода. Какая эмпирическая формула гематита?

Фигура 3,12 Гематит — это оксид железа, который используется в ювелирных изделиях. (Источник: Мауро Катеб)

Решение

Эта задача обеспечивает массу в граммах каждого элемента. Начните с поиска родинок каждого: 34,97 г Fe (моль Fe55,85 г) = 0,6261 моль Fe15,03 г O (моль O16,00 г) = 0,9394 моль O 34,97 г Fe (моль Fe55,85 г) = 0,6261 моль Fe15,03 г O (моль O16,00 г) = 0,9394 моль O

Затем выведите молярное отношение железа к кислороду путем деления на меньшее число молей:

0.62610.6261 = 1.000 моль Fe0.93940.6261 = 1.500 моль O0.62610.6261 = 1.000 моль Fe0.93940.6261 = 1.500 моль O

Отношение 1.000 моль железа к 1.500 моль кислорода (Fe ₁ O _1.5 ). Наконец, умножьте соотношение на два, чтобы получить наименьшие возможные индексы целых чисел, сохраняя при этом правильное отношение железа к кислороду:

2 (Fe1O1,5) = Fe2O32 (Fe1O1,5) = Fe2O3

Эмпирическая формула: Fe ₂ O ₃ .

Проверьте свои знания

Какова эмпирическая формула соединения, если образец содержит 0.130 г азота и 0,370 г кислорода?

Ссылка на обучение

Дополнительные проработанные примеры, иллюстрирующие вывод эмпирических формул, можно найти в коротком видеоролике.

Получение эмпирических формул из процентного состава

Наконец, что касается вывода эмпирических формул, рассмотрим случаи, в которых доступен процентный состав соединения, а не абсолютные массы составляющих его элементов. В таких случаях процентный состав можно использовать для расчета масс элементов, присутствующих в любой удобной массе соединения; затем эти массы можно использовать для получения эмпирической формулы обычным способом.

Пример 3,12

Определение эмпирической формулы из процентного состава

Бактериальная ферментация зерна для производства этанола дает газ с процентным составом 27,29% C и 72,71% O (рис. 3.13). Какова эмпирическая формула этого газа?

Фигура 3,13 Окись углерода удаляется из этих бродильных чанов через большие медные трубы наверху. (кредит: «Dual Freq» / Wikimedia Commons)

Решение

Так как шкала процентов равна 100, удобнее всего рассчитать массу элементов, присутствующих в образце массой 100 г.Расчет является «наиболее удобным», потому что, согласно определению процентного состава, масса данного элемента в граммах численно эквивалентна массовому процентному содержанию элемента. Эта числовая эквивалентность вытекает из определения «процентной» единицы, название которой происходит от латинской фразы процентов , означающей «сотнями». Принимая во внимание это определение, представленные массовые проценты могут быть более удобно выражены в долях: 27,29% C = 27,29 г C 100 г соединения 72.71% O = 72,71 г O 100 г соединения 27,29% C = 27,29 г C 100 г соединения 72,71% O = 72,71 г O 100 г соединения

Молярные количества углерода и кислорода в образце массой 100 г рассчитываются путем деления массы каждого элемента на его молярную массу:

27,29 г C (моль C12,01 г) = 2,272 моль C72,71 г O (моль O16,00 г) = 4,544 моль O27,29 г C (моль C12,01 г) = 2,272 моль C72,71 г O (моль O16,00 г) = 4,544 моль O

Коэффициенты для предварительной эмпирической формулы выводятся путем деления каждого молярного количества на меньшее из двух:

2,272 моль C2,272 = 14,544 моль O2.272 = 22,272 моль C2,272 = 14,544 моль O2,272 = 2

Так как полученное соотношение составляет один атом углерода к двум атомам кислорода, эмпирическая формула CO ₂ .

Проверьте свои знания

Какова эмпирическая формула соединения, содержащего 40,0% C, 6,71% H и 53,28% O?

Получение молекулярных формул

Напомним, что эмпирические формулы — это символы, представляющие относительных номеров элементов соединения. Определение абсолютного числа атомов, составляющих одну молекулу ковалентного соединения, требует знания как его эмпирической формулы, так и его молекулярной массы или молярной массы.Эти величины могут быть определены экспериментально с помощью различных методов измерения. Молекулярная масса, например, часто определяется из масс-спектра соединения (см. Обсуждение этого метода в предыдущей главе об атомах и молекулах). Молярную массу можно измерить с помощью ряда экспериментальных методов, многие из которых будут представлены в следующих главах этого текста.

Молекулярные формулы выводятся путем сравнения молекулярной или молярной массы соединения с его массой, полученной по эмпирической формуле.Как следует из названия, эмпирическая формула массы — это сумма средних атомных масс всех атомов, представленных в эмпирической формуле. Если молекулярная (или молярная) масса вещества известна, ее можно разделить на массу по эмпирической формуле, чтобы получить количество эмпирических формульных единиц на молекулу ( n ):

молекулярная или молярная масса (amu orgmol) эмпирическая формула масса (amu orgmol) = nformula единиц / молекуламолекулярная или молярная масса (amu orgmol) эмпирическая формула масса (amu orgmol) = nformula единиц / молекула

Молекулярная формула затем получается путем умножения каждого нижнего индекса в эмпирической формуле на n , как показано общей эмпирической формулой A _x B _y :

(AxBy) n = AnxBny (AxBy) n = AnxBny

Например, рассмотрим ковалентное соединение, эмпирическая формула которого определена как CH ₂ O.Эмпирическая формула массы для этого соединения составляет приблизительно 30 а.е.м. (сумма 12 а.е.м. для одного атома C, 2 а.е.м. для двух атомов H и 16 а.е.м. для одного атома O). Если молекулярная масса соединения определена равной 180 а.е.м., это означает, что молекулы этого соединения содержат в шесть раз больше атомов, представленных в эмпирической формуле:

180amu / молекула30amuformula unit = 6formula единиц / молекула 180amu / молекула30amuformula unit = 6formula единиц / молекула

Молекулы этого соединения затем представлены молекулярными формулами, индексы которых в шесть раз превышают индексы в эмпирической формуле:

(Ch3O) 6 = C6h22O6 (Ch3O) 6 = C6h22O6

Обратите внимание, что этот же подход может использоваться, когда вместо молекулярной массы (а.е.м.) используется молярная масса (г / моль).В этом случае рассматривается один моль эмпирических формульных единиц и молекул, а не единичных единиц и молекул.

Пример 3,13

Определение молекулярной формулы никотина

Никотин, алкалоид семейства пасленовых растений, который в основном отвечает за пристрастие сигарет, содержит 74,02% C, 8,710% H и 17,27% N. Если 40,57 г никотина содержат 0,2500 моль никотина, какова молекулярная формула ?

Решение

Определение молекулярной формулы на основе предоставленных данных потребует сравнения массы эмпирической формулы соединения с его молярной массой.В качестве первого шага используйте процентный состав, чтобы получить эмпирическую формулу соединения. Если предположить, что образец никотина весом 100 г дает следующие молярные количества его элементов: (74,02 г C) (1 моль C12,01 г C) = 6,163 моль C (8,710 г H) (1 моль ч2,01 г H) = 8,624 моль H (17,27 г N) (1 моль N 14,01 г N) = 1,233 моль N (74,02 г C) (1 моль C12,01 г C) = 6,163 моль C (8,710 г H) (1 моль ч2,01 г H) = 8,624 моль H (17,27 г N) (1 моль N 14,01 г N) = 1,233 моль N

Затем вычислите молярные отношения этих элементов относительно наименее распространенного элемента, N.

6,163 моль C / 1,233 моль N = 56,163 моль C / 1,233 моль N = 58,264 моль H / 1,233 моль N = 78,264 моль H / 1,233 моль N = 71,233 моль N / 1,233 моль N = 11,233 моль N / 1,233 моль N = 11,2331 .233 = 1.000 моль N6.1631.233 = 4.998 моль C8.6241.233 = 6.994 моль h2.2331.233 = 1.000 моль N6.1631.233 = 4.998 моль C8.6241.233 = 6.994 моль H

Молярное отношение C к N и H к N соотношения достаточно близки к целым числам, поэтому эмпирическая формула C ₅ H ₇ N. Таким образом, масса по эмпирической формуле для этого соединения составляет 81,13 а.е.м. / формульную единицу, или 81.Формульная единица 13 г / моль.

Рассчитайте молярную массу никотина исходя из заданной массы и молярного количества соединения:

40,57 г никотина 0,2500 моль никотина = 162,3 г / моль 40,57 г никотина 0,2500 моль никотина = 162,3 г / моль

Сравнение молярной массы и эмпирической формулы массы показывает, что каждая молекула никотина содержит две формульные единицы:

162,3 г / моль 81,13 г

Наконец, выведите молекулярную формулу никотина из эмпирической формулы, умножив каждый нижний индекс на два:

(C5H7N) 2 = C10h24N2 (C5H7N) 2 = C10h24N2

Проверьте свои знания

Какова молекулярная формула соединения с процентным составом 49.47% C, 5,201% H, 28,84% N и 16,48% O и молекулярная масса 194,2 а.е.м.

Экспериментальное определение химической формулы

3.9: Экспериментальное определение химической формулы

Элементный состав соединения определяет его химическую идентичность, а химические формулы являются наиболее кратким способом представления этого элементного состава. Когда формула соединения неизвестна, измерение массы составляющих его элементов часто является первым шагом в определении формулы экспериментальным путем.

Определение эмпирических формул

Самый распространенный подход к определению химической формулы соединения — сначала измерить массы составляющих его элементов. Однако химические формулы представляют собой относительные числа, а не массы атомов в веществе. Следовательно, любые экспериментально полученные данные, включающие массу, должны использоваться для получения соответствующего количества атомов в соединении. Это достигается с использованием молярных масс для преобразования массы каждого элемента в его количество молей.Эти молярные количества используются для расчета целочисленных соотношений, которые можно использовать для вывода эмпирической формулы вещества.

Рассмотрим образец соединения, содержащего 1,71 г углерода и 0,287 г водорода. Соответствующее количество атомов составляет 0,142 моль углерода и 0,284 моль водорода. Таким образом, это соединение может быть представлено формулой C _0,142 H _0,284 . Согласно соглашению, формулы содержат индексы целых чисел, что может быть достигнуто путем деления каждого индекса на самый маленький индекс (0.142). Таким образом, эмпирическая формула этого соединения: CH ₂ . Индексы «1» не записываются, а предполагаются, если нет другого числа. Это может быть или не быть молекулярной формулой соединения; однако для этого необходима дополнительная информация.

В качестве второго примера определено, что образец соединения содержит 5,31 грамма хлора и 8,40 грамма кислорода. Тот же подход дает ориентировочную эмпирическую формулу ClO _3,5 . В этом случае при делении на наименьший индекс в эмпирической формуле остается десятичная дробь.Чтобы преобразовать это в целое число, умножьте каждый из нижних индексов на два, сохраняя то же соотношение атомов и получая Cl ₂ O ₇ в качестве окончательной эмпирической формулы.

Получение эмпирических формул из процентного состава

В случаях, когда доступен процентный состав соединения, он используется для расчета масс элементов, присутствующих в соединении. Поскольку шкала процентов равна 100, удобно рассчитывать массу элементов, присутствующих в образце весом 100 грамм.Полученные массы используются для вывода эмпирической формулы.

Например, предположим, что газообразное соединение содержит 27,29% C и 72,71% O. Следовательно, массовые проценты выражаются в долях:

Масса углерода 27,29 г соответствует 2,272 молям углерода, а масса кислорода 72,71 г соответствует 4,544 молям кислорода. Таким образом, репрезентативная формула: C _2,272 O _4,544 . Разделив каждый нижний индекс на 2.272 дает эмпирическую формулу: CO ₂ .

Получение молекулярных формул

Определение абсолютного числа атомов, составляющих одну молекулу ковалентного соединения, требует знания как его эмпирической формулы, так и его молекулярной массы или молярной массы. Эти величины могут быть определены экспериментально с помощью различных методов измерения. Молекулярная масса, например, часто определяется масс-спектром соединения.

Молекулярные формулы выводятся путем сравнения молярной массы или молекулярной массы соединения с его массой, полученной по эмпирической формуле.Как следует из названия, эмпирическая формула массы — это сумма средних атомных масс всех атомов, представленных в эмпирической формуле. Если известную молярную массу вещества разделить на массу по эмпирической формуле, получится количество единиц эмпирической формулы на молекулу ( n ).

Молекулярная формула затем получается путем умножения каждого нижнего индекса в эмпирической формуле на n , как показано общей эмпирической формулой A _x B _y :

Например, эмпирическая формула ковалентного соединения определяется как CH ₂ O, а его эмпирическая формула масса составляет приблизительно 30 а.е.м.Если молекулярная масса соединения определена равной 180 а.е.м., это означает, что молекулы этого соединения содержат в шесть раз больше атомов, представленных в эмпирической формуле.

Молекулы этого соединения затем представлены молекулярной формулой с нижними индексами, которые в шесть раз превышают индексы в эмпирической формуле: (CH ₂ O) ₆ = C ₆ H ₁₂ O ₆ .

Этот текст адаптирован из Openstax, Chemistry 2e, Section 3.2: Определение эмпирических и молекулярных формул.

UW-Eau Claire, Chem 103, раздел F0F

UW-Eau Claire, Chem 103, раздел F0F

---

3.1 — Крот

Концепции

• Уметь обсудить значение и полезность родинки в химии.
• Уметь описывать разницу между формулой массы (ионные соединения) или молекулярной массой (ковалентные соединения) и молярной массой.
  • Назначенные задачи: 3.1, 3.2, 3.3, 3.4
• Уметь описать взаимосвязь между количеством вещества (в молях) и массой вещества (в граммах).
• Уметь описать информацию, содержащуюся в химической формуле

Навыки

• Уметь рассчитать молярную массу любого вещества.
  
• Уметь переводить количество вещества (моль) в массу вещества (граммы).
  
  • Назначенные задачи: 3.12, 3.15, 3.16, 3.23, 3.26
    
  • Примеры задач: 3.1, 3.2, 3.3
    
• Уметь использовать массовые проценты, чтобы найти массу элемента в заданной массе соединения.
  
  • Назначенные задачи: 3.18, 3.20
    
  • Пример задачи: 3.4a, 3.4b

3.2 — Определение формулы неизвестного соединения

Концепции

• Уметь описывать процедуры, используемые для нахождения эмпирических и молекулярных формул соединения.
  
  • Назначенные задачи: 3.30, 3.31, 3.32
    
• Уметь обсудить, как несколько веществ могут иметь одинаковую эмпирическую форму и одну и ту же молекулярную формулу (изомер).

Навыки

• Уметь определять эмпирические и молекулярные формулы соединения по массовым процентам и молярной массе элементов.
  
  • Назначенные задачи: 3.33, 3.35, 3.37, 3.43, 3.44
  • Примеры задач: 3.5, 3,6
    
• Уметь определять молекулярную формулу на основе анализа горения.
  
  • Назначенная задача: 3,46, 3,138
    
  • Пример задачи 3.7a, 3.7b
    

3.3 — Написание и балансировка химических уравнений

Концепции

• Уметь описать важность балансировки уравнений для количественного исследования химических реакций.
  
  • Назначенные задачи: 3,47, 3,48, 3,49

Навыки

• Уметь сбалансировать химические уравнения
  
• Назначенные задачи: 3.51, 3.52
  
• Уметь преобразовать химическое утверждение или молекулярное описание в сбалансированное уравнение
  
• Назначенные задачи: 3,50, 3,56, 3,57
  
• Примеры задач: 3.8, 3.9

3.4 — Расчет количества реагента и продукта

Концепции

• Уметь описать информацию о молекулярном массовом числе, содержащуюся в сбалансированном уравнении.
  
  • Назначенные задачи: 3,47, 3,58
    
• Уметь обсуждать взаимосвязь между количествами реагентов и продуктов.
  
  • Назначенные задачи: 3,48, 3,49, 3,50, 3,60
    
• Уметь обсудить, почему один реагент ограничивает выход продукта.
  
• Уметь описать, что вызывает более низкую, чем ожидалось, урожайность и разницу между теоретической и фактической урожайностью
  

Навыки

• Уметь использовать стехиометрически эквивалентные молярные соотношения для расчета количества реагентов и продуктов в реакции чистых и растворенных веществ.
  
  • Назначенные задачи: 3.61, 3.63, 3.65, 3.66, 3.68, 3.70, 3.72
    
  • Пример задачи: 3.10a, 3.10b, 3.19
    
• Уметь написать общее уравнение из серии уравнений
  
  • Назначенная задача: 3,81
    
  • Пример задачи: 3.11
    
• Уметь решать проблемы ограничивающих реагентов на основе молекулярных изображений и для реакций чистых и растворенных веществ.
  
• Уметь рассчитывать процентный доход
  
  • Поставленная задача: 3.86, 3,156
    
  • Пример задачи 3.14

3.5 — Соединения: формулы, названия и массы

Концепции

• Уметь описывать значения концентрации и молярности
  
• Уметь обсудить влияние разбавления на концентрацию растворенного вещества.
  
• Уметь описать, чем реакции в растворе отличаются от реакций с чистыми реагентами.
  
  • Назначенные задачи: 3.104, 3.106

Навыки

• Уметь рассчитывать молярность и массу растворенного вещества в растворе.
  
  • Назначенные задачи: 3.96, 3.98, 3.100, 3.108
    
  • Примеры задач: 3.15, 3.16
    
• Уметь рассчитать, как приготовить разбавленный раствор из концентрированного.
  
  • Назначенные задачи: 3.93, 3.101
    
• Уметь использовать молекулярные изображения для иллюстрации изменения объема.