10 класс

2020-2021 учебный год

Октябрь 2020

После ознакомлением с теоретическим материалом – решить по одной задаче из каждой темы

 

Задачи на вывод формул соединений.

 

При выводе  формул нужно различать простейшую и истинную формулы.

Простейшая формула показывает соотношение числа атомов каждого элемента.

Истинная формула показывает точный количественный состав. Например, простейшая формула бензола СН, она показывает, что на один атом углерода в молекуле бензола приходится один атом водорода. Истинная формула бензола, показывающая точный количественный состав молекулы – С₆Н₆. Чтобы установить истинную формулу, нужно знать истинную молекулярную (молярную) массу, она в целое число раз больше массы, найденной по простейшей формуле. На это число нужно умножить индексы в простейшей формуле, чтобы получить истинную формулу. Если в условии задачи нет данных для нахождения истинной молярной массы, а найденная простейшая формула явно не соответствует истинной, то полученные индексы нужно увеличить в два раза. Например, получилась простейшая формула С₃Н₇, значит истинная будет С₆Н₁₄

 

При всём многообразии задач на вывод формул можно выделить несколько основных типов. Рассмотрим алгоритмы решений этих задач наиболее простыми способами.

Вывод формул органических веществ по общим формулам.

 

Органические вещества образуют гомологические ряды, которые имеют общие формулы.

Это позволяет:

·        выражать молярную массу через число n

M(C_nH_{2n + 2}) = 12 ∙ n + 1 ∙ (2n +2) = 14n + 2;

·        приравнивать молярную массу, выраженную через n, к истинной молярной массе и находить n.

·        составлять уравнения реакций в общем виде и производить по ним вычисления.

При решении таких задач нужно знать и использовать общие формулы гомологических рядов:

 

1.       алканы – С_nH_{2n + 2}

2.       алкены и циклоалканы – C_nH_2n

3.       алкины и алкадиены – C_nH_{2n – 2}

4.       арены – C_nH_{2n – 6}

5.       моногалогеналканы – C_nH_{2n + 1}Г

6.       дигалогеналканы – C_nH_2nГ₂

7.       фенолы – C_nH_{2n – 7}OH

8.       предельные одноатомные спирты – C_nH_{2n + 1}OH, R – COH

9.       альдегиды – C_nH_{2n + 1} COH, R – COH

10.    предельные карбоновые кислоты – C_nH_{2n + 1}COOH, R – COOH

11.    сложные эфиры – R₁ – COOR₂

12.    первичные амины – C_nH_{2n + 1}NH₂, R – NH₂

     вторичные амины – R₁ – NH – R₂

     третичные амины – R₁  –  N  –  R₂

                                               

                                                 R₃

14.  аминокислоты – C_nH_2n(NH₂)COOH

 

     Рассмотрим возможные варианты задач на вывод формул органических веществ по общим формулам.

 

1.   Вывод формул по известной массовой доле элемента в веществе.

 

Порядок решения:

1.       Написать общую формулу и выразить молекулярную массу вещества через число n;

2.       Подставить данные в формулу ω(Эл) = А_r (Эл) ∙ индекс / М_r;

3.       Решить уравнение с одним неизвестным, найти число n.

 

 

 

Задача № 1.

     Определить формулу аминокислоты, если известно, что она содержит 15,73 % азота.

Дано:                        Решение:

ω(N) = 15,73 %       1. Oбщая формула аминокислот:

                                    C_nH_2n(NH₂)COOH

    М.Ф. = ? 

                                  2. Выразим через n молекулярную массу:

                 

                       М_r(C_nH_2n(NH₂)COOH) = 12n + 2n + 16 + 45 = 14n + 61.

                                  3. Подставим данные в формулу: 0,1573 = 14 ∙ 1 / 14n + 61.

2,2022n + 9,5953 = 14.

2,2022n = 4,4047

                                                                     n = 2               Ответ: C₂H₄(NH₂)COOH.

 

 

Задача № 2.  

     Массовая доля водорода в алкане составляет 0,1579. Найти формулу алкана.

     Ответ: С₈Н₁₈.

 

Задача № 3.

     Массовая доля углерода в алкине 87,8 %. Определить формулу алкина.

     Ответ: С₆Н₁₀.

 

Задача № 4.

     Массовая доля кислорода в аминокислоте равна 35,95 %. Найти молекулярную формулу аминокислот.

     Ответ: C₂H₄(NH₂)COOH.

 

Задача № 5.

     Массовая доля хлора в монохлоралкане равна 55,04 %. Найти формулу моно -

хлоралкана.

     Ответ: C₂H₅Cl.

 

 

2. Вывод формул по известным данным для нахождения истинной молярной  массы

    (плотности, относительной плотности, массе и объёму)

 

 

1.       Найти истинную молярную массу по формулам: r = m / V

М = r ∙ Vm              М = D₂ ∙ M₂

2.    Выразить молярную массу через n и приравнять её к истинной.

3.   Решить уравнение с одним неизвестным, найти число n.

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 1.

     Пары одного из монобромалканов в 68,5 раз тяжелее водорода. Найти формулу монобромалкана.

Дано:

D_H2 = 68,5    Решение:

                     1. Общая формула монобромалканов – C_nH_2n+1Br;

 М.Ф. = ?     2. Найдём истинную молярную массу:

                         M = D_H2 ∙ 2 = 68,5 ∙ 2 = 137 (г/моль);

                     3. Выразим М через n:

                         M(CnH_{2n + 1}Br) = 12n + 2n + 1 + 80 = 14n + 81

                         Приравняем: 14n + 81 = 137

                                                14n = 56

                                                    n = 4        

     Ответ: С₄H₉Br.

 

Задача № 2.

     Плотность газообразного алкина равна 2,41 г/л. Найти его молекулярную формулу.

     Ответ: С₇Н₁₂.

 

Задача № 3.

     Относительная плотность паров альдегида по воздуху равна 1,517. Найти его молекулярную формулу.

     Ответ: СН₃СОН.

 

Задача № 4.

     Относительная плотность паров первичного амина по кислороду – 2,719.

Определить его молекулярную формулу.

     Ответ: C₅H₁₁NH₂.

 

Задача № 5.

     Найти молекулярную формулу алкина, если 5,6 л его имеют массу 10 г.

     Ответ: С₃Н₄.

 

 

         3. Вывод формул по уравнениям реакций в общем виде, если известны данные для двух веществ.

 

     Порядок решения:

1.       Составить уравнение реакции в общем виде.

2.       Выразить молярные массы неизвестных веществ через число n.

3.       Найти количества двух веществ по формулам:

n = m /M                      n = V / V_m

4.    Составить уравнение, приравняв найденные количества веществ с учётом соотношения числа моль этих веществ по уравнению (определяют по коэффициентам).

5.    Решить уравнение с одним неизвестным, найти число n и записать формулу.

 

 

 

  

Задача № 1.

       При взаимодействии предельного одноатомного спирта массой 3 г с избытком натрия было получено 0,56 л водорода. Определить формулу спирта.

Дано:

m _спирта  = 3г        Решение:

V(H₂) = 0,56л     1. Напишем уравнение реакции в общем виде:

2C_nH_{2n + 1} OH + 2Na ® H₂­ + 2C_nH_2nONa

    М.Ф. = ?                          ^{2 моль                        1 моль}

                             2.  Выразим молярную массу спирта через число n:

                                 M(C_nH_{2n + 1}OH) = 12n + 2n + 1 + 16 + 1 = 14n + 18(г/моль).

 

                             3. Найдём количества веществ:

                                n(С_nH_{2n + 1}OH) = m / M = 3_г / 14_n + 18_г/моль =

                                = 3 / 14_n + 18 моль

                                n(Н₂) = V / V_m = 0,56_л / 22,4_г/моль = 0,025 моль.

                            

                             4. Из уравнения реакции видно, что

n(С_nH_{2n + 1}OH) = 2 ∙ n(H₂)

 

                             5. Cоставим уравнение: 3 / 14_n + 18 = 2 ∙ 0,025

                                                                     n = 3

                                       Ответ: С₃Н₇ОН.

 

 

Задача № 2.

       При сгорании 13,2г алкана образовалось 20,16л углекислого газа. Найти формулу алкана.

Дано:

m алкана = 13,2г       Решение:

V(CO₂) = 20,16л       1. Напишем уравнение реакции горения в общем виде:

                                       C_nH_{2n + 2} + (3_n + 1 / 2)O₂ ® nCO₂ + (n + 1)H₂O

     М.Ф. = ?                     ^{1 моль                                                        n моль}

                                   2.  Выразим молярную массу алкана через n:

                                       M(C_nH_{2n + 2}) = 12n + 2n + 2 = 14n + 2_г/моль

                                   3.  Найдём количества веществ:

                                      n(C_nH_{2n + 2}) = m /M = 13,2_г / (14n + 2)_г/моль =

                                      = 13,2 / 14n + 2 моль

                                      n(CO₂) = V / V_m = 20,16 / 22,4_г/моль = 0,9 моль

                                   4.  Из уравнения реакции видно, что:

                                       n ∙ n(C_nH_{2n + 2}) = n(CO₂)

                                   5.  Составим уравнение: n ∙ 13,2 / 14n + 2 = 0,9

                                                                                                          n = 3

                                       Ответ: С₃Н₈.

 

Задача № 3.

       При взаимодействии 2,9г неизвестного альдегида с аммиачным раствором оксида серебра получается 10,8г металла. Определить формулу альдегида.

       Ответ: С₃Н₆О.

 

 

 

Задача № 4.

       В результате реакции предельного одноатомного спирта с 18,25г хлороводорода получили органический продукт массой 46,25г и воду. Определить молекулярную формулу спирта.

       Ответ: С₄Н₉ОН.

 

Задача № 5.

       Для сжигания 5,8г алкана потребовалось 14,56л (н.у.) кислорода. Определить формулу алкана.

       Ответ: С₄Н₁₀.

 

Задача № 6.

       К 10,5г алкена присоединяют 5,6л бромоводорода (н.у.).

Найти формулу алкена.

       Ответ: С₃Н₆.

 

 

Строение алканов

Молекула алкана состоит из атомов углерода и водорода, которые образуют метиленовые (-CH₂-) и метильные (-CH₃) группы. Углерод может создавать четыре ковалентные неполярные связи с соседними атомами. Именно наличие прочных σ-связей -С-С- и -С-Н обуславливает инертность гомологического ряда алканов.

Соединения реагируют на свету или при нагревании. Реакции протекают по цепному (свободно-радикальному) механизму. Таким образом, связи способны расщепляться только под действием свободных радикалов. В результате замещения водорода образуются галогеналканы, соли, циклоалканы.

Химические свойства

Общие свойства алканов приведены в таблице.

Типы химических реакций	Описание	Уравнение
Галогенирование	Реагируют с F2, Cl2, Br2. Реакция с йодом не идёт. Галогены замещают атом водорода. Реакция с фтором сопровождается взрывом. Хлорирование и бромирование происходит при температуре 300-400°C. В результате образуются галогеналканы	CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
Нитрование (реакция Коновалова)	Взаимодействие с разбавленной азотной кислотой при температуре 140°C. Атом водорода замещается нитрогруппой NO2. В результате образуются нитроалканы	CH3-CH3 +HNO3 → CH3-CH2-NO2 + H2O
Сульфохлорирование	Сопровождается окислением с образованием алкансульфонилхлоридов	R-H + SO2 + Cl2 → R-SO3Cl + HCl
Сульфоокисление	Образование алкансульфоновых кислот в избытке кислорода. Атом водорода замещается группой SO3H	C5H10 + HOSO3H → C5H11SO3H + H2O
Крекинг	Происходит в присутствии катализатора при высоких температурах. В результате разрыва связей С-С образуются алканы и алкены	C4H10 → C2H6 + C2H4
Горение	В избытке кислорода происходит полное окисление до углекислого газа. При недостатке кислорода происходит неполное окисление с образованием угарного газа, сажи	– CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O; – 2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O
Каталитическое окисление	Происходит частичное окисление алканов при небольшой температуре и в присутствии катализаторов. Могут образовываться кетоны, альдегиды, спирты, карбоновые кислоты	C4H10 → 2CH3COOH + H2O
Дегидрирование	Отщепление водорода в результате разрыва связей С-Н в присутствии катализатора (платины, оксида алюминия, оксида хрома) при температуре 400-600°С. Образуются алкены	C2H6 → C2H4 + H2
Ароматизация	Реакция дегидрирования с образованием циклоалканов	C6H14 → C6H6 + 4H2
Изомеризация	Образование изомеров под действием температуры и катализаторов	C5H12 → CH3-CH(CH3)-CH2-CH3

Подробнее: https://obrazovaka.ru/himiya/himicheskie-svoystva-alkanov-primenenie.html

Д\З на 17 сентября

Строение атома углерода

Д\З на 21 апреля ( первый урок)

Тема урока "Жиры. Мыла"

Прочитайте параграф 42. Просмотрите видео.

Выполните тест, переходя по ссылке:

https://iq2u.ru/tests/test/run/1480

Прочитайте параграф 43. Просмотрите видео:

 Выполните тест , переходя по ссылке:

https://obrazovaka.ru/test/slozhnye-efiry-i-zhiry-s-otvetami.html

Д\З на 05 мая ( первый урок)

Тема урока " Углеводы. Моносахариды. Химические свойства , получение и применение глюкозы"

Внимательно прочитайте параграфы  44,45.
Просмотрите видео:

Выполните тест переходя по ссылке:

https://obrazovaka.ru/test/uglevody-s-otvetami.html

Д\З на 5 мая ( второй урок), 8 мая.

Прочитай параграф 46. Посмотрите видео:

Выполни тест :
 этот тест выполняют девушки:
https://obrazovaka.ru/test/saharoza-formula-molekula.html

этот тест выполняют юноши:
https://nauchniestati.ru/testy/glyukoza-i-saharoza/

Вывод формулы органического вещества по массовым долям химических элементов

Данный тип задач, ребята, мы изучаем весь учебный год. Я думаю, нелишним будет еще раз обратить ваше внимание на них .

В видео  вам напомнят формулы, которые понадобятся для решения таких задач и разберут примерное решение задач.

https://www.youtube.com/watch?v=R9IM_zIJRDw

Вывод формулы органического вещества по продуктам горения

Знаю, что этот тип задач вызывает у вас затруднения. Переходите по ссылке, и " будет вам счастье")

https://www.youtube.com/watch?v=MP4yOA2rmzo