Определение молекулярной формулы сгоревшего соединения алкена, используя его общую формулу


В условии данной задачи указанна класс, к которому относится искомое вещество. В этом случае решение предполагает знание общей формулы этого класса соединений. Рассмотрим решение подобной задачи.

Задача 75
Продукты сгорания 118,72 л (н.у.) некоторого газообразного алкена пропустили через избыток известковой воды.
В результате выпало 2120 г осадка. Определите молекулярную формулу сгоревшего соединения.
Дано: объем алкена: V(СnН2n) = 118,72 л; масса осадка: mосадка = 2120 г.
Найти: молекулярную формулу алкена.
Решение:

Шаг 1. В состав алкенов входит только углерод и водород.

Общая формула алкенов СnН2n

Шаг 2. В данном случае последовательно идут две химические реакции. Первая из них — горение алкена:

СnН2n + О2 —> СО2 + Н2О (схема реакции).

Далее продукты первой реакции (СО2 и Н2О) пропустили через известковую воду. Известковая вода — это раствор Са(ОН)2 в воде. Из продуктов реакции горения только СО2 реагирует с избытком Са(ОН)2 с выпадением осадка. Образующаяся вода лишь разбавляет раствор. Запишем реакцию взаимодействия СО2 с избытком1 Са(ОН)2:

Са(ОН)2 + СО2 —> СаСО3 + Н2О

Шаги 3,4. Общая формула алкена CnH2n позволяет сразу определить простейшую формулу и соотношение элементов. Подставим в общую формулу алкенов вместо «n» значение 1 и получим простейшую формулу: С1Н2 Соотношение элементов в ней: п(С) : n(Н) = 1:2.

Шаг 5. Определение истинной молекулярной формулы В задаче нет возможности по молярной массе определить истинную формулу. Но приведенные в условии данные позволяют вычислить количество вещества сгоревшего алкена и количество вещества углерода, который в нем содержался. По этим данным, используя пропорцию, можно определить индекс у углерода в истинной формуле алкена. После этого по общей формуле легко определить индекс у водорода в истинной формуле. В результате получится истинная молекулярная формула. Алгоритм действий схематично будет выглядеть так:

алкен

1. Определение количества вещества углерода.

Согласно схеме реакции весь углерод, содержавшийся в СnH2n переходит в СО2. Во второй реакции весь углерод из углекислого газа переходит в СаСО3, который, в свою очередь выпадает в осадок. Следовательно:

n(С)(в СnH2n)  = n(C)(в СО2) = n(С)(в СаСО3)

Для определения количества углерода в СnH2n будет достаточно узнать его количество в СаСО3.

Используем алгоритм:

алкен

2. Определяем количество вещества сгоревшего алкена.

алкен

3. Теперь определим индекс у углерода в истинной формуле алкена. Для этого необходимо определить количество вещества атомов углерода в 1 моль алкена. Составим пропорцию:

5,3 моль алкена содержит 21,2 моль атомов углерода

1 моль алкена содержит х моль атомов углерода 

x = 21,2 . 1/ 5,3 = 4 моль атомов (С) содержится в 1 моль алкена, следовательно, индекс в формуле алкена у углерода Н = 4. Индекс у водорода определяем по общей формуле СnН2n. Если n = 4, тогда 2 . n = 2 . 4 = 8. Индекс у водорода «8». Истинная молекулярная формула сгоревшего алкена С4Н8.

Ответ: С4Н8.


Комментарии:
1 В случае избытка СО2 и недостатка Са(ОН)2 может получиться кислая растворимая в воде соль гидрокарбоната кальция и не выпадет никакого осадка. Са(ОН)2 + 2СО2 = Са(НСО3)2.