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(С_nН_2n) = 118,72 л; масса осадка: m_осадка = 2120 г.
Найти: молекулярную формулу алкена.
Решение:

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

Общая формула алкенов С_nН_2n

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

С_nН_2n + 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 C_nH_2n 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:

1. Определение количества вещества углерода.

Согласно схеме реакции весь углерод, содержавшийся в С_nH_2n 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 С_nH_2n будет достаточно узнать его количество в СаСО₃.

Используем алгоритм:

2. Определяем количество вещества сгоревшего алкена.

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 С_nН_2n. Если n = 4, тогда 2 ^. n = 2 ^. 4 = 8. Индекс у водорода «8». Истинная молекулярная формула сгоревшего алкена С₄Н₈.

Ответ: С₄Н₈.

Задачи на определение молекулярной формулы вещества:
1. Определение молекулярной формулы соли
2. Определение молекулярной формулы эфира
3. Определение молекулярной формулы углеводорода

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.