Мастер – класс учителя химии муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа № 16 с углубленным изучением отдельных предметов» г. Старый Оскол ИВАНОВОЙ ОКСАНЫ ВЛАДИМИРОВНЫ 28.11. 2012 Практическое занятие РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ЧАСТИ С-5 Два основных достояния человеческой природы – это ум и рассуждение Плутарх Логика учебного материала, требующего различных умственных операций Умение учащихся осуществлять умственные действия Освоение учебного материала Для успешной подготовки к олимпиадам и сдачи экзамена по химии в форме ЕГЭ необходимо: • планомерно повторять изученный материал; • тренироваться в выполнении заданий различного типа; • владеть информацией об особенностях процедуры проведения экзамена; • знать как нужно организовать себя при выполнении экзаменационной работы; • знать как можно проверить свою готовность к экзамену. Причины затруднений в решении задач на вывод формулы вещества • некорректное оформление; • решение не математическим путем, а методом перебора; • неверно составленная общая формула вещества; • ошибки в уравнении реакции с участием вещества, записанного в общем виде. Типы задач на определение формулы вещества • определение формулы вещества по массовым долям химических элементов или по общей формуле вещества; • определение формулы вещества по продуктам сгорания; • определение формулы вещества по химическим свойствам. Порядок действий при выполнении задания на определение формулы вещества • внимательно изучите условия задачи; определите, с какими величинами предстоит проводить вычисления (вспомните их буквенное обозначение и единицы измерения); • запишите данные задачи в виде кратких условий; • выясните количественные отношения между данными задачи и искомыми величинами, определите последовательность всех этапов решения задачи; • запишите необходимые расчетные формулы, выражающие количественные отношения между исходными и искомыми величинами, при необходимости преобразуйте их и выразите искомую величину через исходные или табличные данные; • если в условиях задачи говорится о взаимодей ствии веществ, запишите уравнение реакции и уравняйте его с помощью коэффициентов; • проведите необходимые вычисления, исполь зуя при этом пропорции или расчетные формулы, проверьте размерности числовых значений применяемых величин; • запишите ответ задачи. Важнейшие формулы, необходимые для вычисления • массовой доли элемента в соединении n * Ar(Э) w(Э) (в %) = ------------------*100%, Mr (вещества) • молярной массы вещества по известной относительной плотности его паров по другому веществу DB(A) = M(A)/M(B) M(A) = DB(A) . M(B) • формулы, связывающие количество вещества с массой и объёмом n = m/M; m = nM n = V/ Vm ; V = nVm • формулы, связывающие плотность вещества с объёмом и массой, молярным объёмом и массой ρ = m/V = nM/nVm = M/Vm; M = ρ Vm Класс органических веществ Общая молекулярная формула Алканы CnH2n+2 Алкены CnH2n Алкины CnH2n−2 Алкадиены CnH2n−2 Гомологи бензола CnH2n−6 Предельные одноатомные спирты CnH2n+2O Многоатомные спирты CnH2n+2−x(OH)x Предельные альдегиды CnH2nO Кетоны CnH2nO Фенолы CnH2n−6O Предельные карбоновые кислоты CnH2n+1CОOH Сложные эфиры CnH2nO2 ; CnH2n+1–C–O–CmH2m+1 Амины CnH2n+3N ; СnH2n+1NH2 Аминокислоты (предельные одноосновные) CnH2n+1NO2 Решение задач на определение молекулярной формулы по относительной плотности газа и общей формуле класса органических веществ. Задача 1. Установите молекулярную формулу диена, относительная плотность паров которого по воздуху 1,38. Решение 1. Первый способ решения – подбор Зная молекулярную формулу первого члена гомологического ряда, можно определить его молярную массу. Так как каждый последующий член гомологического ряда отличается от предыдущего на группу атомов СН2 , то молярная масса будет отличаться на 14 г/моль. Рассчитываем относительную молекулярную массу диенового углеводорода: Мдиена = DМвозд. = 1.38 . 29 г/моль = 40 г/моль Первым членом гомологического ряда диеновых углеводородов является пропадиен С3Н4, его молярная масса равна 40. Это и есть искомый углеводород. Решение 2. Использование общей формулы гомологического ряда Общая формула ряда диеновых углеводородов СnH2n-2, значит, молярная масса составляет 14n – 2 = 40 (значение молярной массы рассчитано как в решении 1). Решив уравнение, получаем результат n = 3, т.е. искомый диеновый углеводород С3Н4. Задача 2. Установите молекулярную формулу вторичного амина, если его плотность по воздуху 2,517. Решение 1. Подбор Мамина = DМвозд = 2,517 . 29 = 73 Первый член гомологического ряда вторичных аминов диметиламин. М ((СН3)2NН) = 45 г/моль Молярная масса искомого амина отличается на 73-45 = 28 г/моль, т.е. на две группы СН2 Следовательно, искомая формула C4H11N. Решение 2. Общая формула аминов предельного ряда CnH2n+3N, значит, молярная масса составляет 14n + 3 + 14 = 73. Решая уравнение, получаем n = 4, т.е. молекулярная формула амина C4H11N. Решение задач на определение молекулярной формулы по массовой доле элемента известного класса органических соединений. Задача 1. Установите молекулярную формулу предельного трёхатомного спирта, массовая доля водорода в котором равна 10%. Решение. Общая формула предельных трёхатомных спиртов CnH2n-1(OH)3 . На водород приходится 2n – 1 + 3 = 2n + 2 единиц массы, что составляет по условию 10%. Остальные 90% приходятся на углерод и кислород, т.е. на 12 n + 16 . 3 = 12 n + 48. Составляем пропорцию 12 n + 48 — 90% 2n + 2 — 10%, откуда n = 5, молекулярная формула спирта C5H9(OH)3 Задача 2. Установите молекулярную формулу сложного эфира, имеющего такую же плотность паров по воздуху, как и предельная одноосновная кислота, содержащая 53, 33% кислорода. Решение. Так как Dвозд(к-ты)= Dвозд(эфира), то М(к-ты)= М (эфира), кислота и сложный эфир являются изомерами. Общая формула предельных одноосновных кислот CnH2n+1СООН. Молярная масса двух атомов кислорода составляет 32 г/моль или 53,33%. На углерод и водород приходится 100 - 53,33 = 46,67%. Составляем пропорцию 32 — 53,33% (14n + 1 + 13) — 46,67%, откуда n = 1, молекулярная формула кислоты НСООН. Решение задач на определение молекулярной формулы по известной массе сгоревшего вещества и известному объёму одного из образовавшихся продуктов, по продуктам сгорания веществ, содержащих кислород. Задача 1. При сгорании 9 г первичного амина выделилось 2,24 л (н.у.) азота. Определите молекулярную формулу амина, приведите название. Решение. Один моль амина CnH2n+1N H2 содержит один моль атомов азота. При сгорании образовалось n (N2) = 2,24 л / 22,4 л/моль = 0,1 моль или 0,2 моль атомов азота. Следовательно, n(CnH2n+1N H2) = 0,2 моль. Из формулы n = m/М определяем молярную массу амина: М(CnH2n+1N H2) = 9 г/ 0,2 моль = 45 г/моль. Составляем уравнение: 14 n + 1 + 16 = 45; n = 2. Молекулярная формула амина C2H5N H2, этиламин. Задача 2. Предельный одноатомный спирт сожгли. В результате реакции получили 22,4 л (н.у.) углекислого газа и 22,5 г водяных паров. Определите молекулярную формулу исходного спирта. Решение. Определяем количество вещества углекислого газа и углерода: n (СО2) = 22,4 л/ 22,4 л/моль = 1 моль, n(С) = n(СО2) = 1 моль. Определяем количество вещества водяных паров и водорода: n(Н2О) = 22,5 г/ 18 г/моль = 1,25 моль. Так как в молекуле воды два атома водорода, то n(Н) = 2n(Н2О) = 2,5 моль. Из уравнения реакции горения спирта CnH2n+1ОН + (3 n + 1)/2 О2 → n СО2 + (n + 1) H2О Следует, что n (СО2) : n (Н2О) = n : (n + 1) 1 : 1,25 = n : (n + 1), т.е. n = 4, спирт C4H9О H Решение задач на определение молекулярной формулы по продуктам сгорания веществ и известной относительной плотности Решение. Задача 1. При полном сгорании углеводорода образовалось 27 г воды и 33,6 л углекислого газа (н.у.). Относительная плотность углеводорода по аргону равна 1,05. Установите его молекулярную формулу. Решение n (СО2) = 33,6 л / 22,4 л/моль = 1,5 моль, n(С) = n(СО2) = 1,5 моль. n(Н2О) = 27 г / 18 г/моль = 1,5 моль, n(Н) = 2n(Н2О) = 3 моль. Находим количественные отношения. n (С) : n(Н) = 1,5 : 3 = 1 : 2, простейшая формула вещества CH2. М(CH2) = 14 г/моль. По условию задачи, Мвещ = DМаргона = 1,05 . 40 г/моль = 42 г/моль. Мвещества/ М(CH2) = 42 г/моль/ 14 г/моль = 3, следовательно, молекулярная формула вещества C3H6 . Задача 2. При сгорании газообразного органического вещества выделилось 0,448 л (н.у.) углекислого газа, 0,63 г воды и 0,112 л (н.у.) азота. Плотность исходного газообразного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную формулу этого вещества. Решение. Определяем количество вещества углекислого газа и углерода: n (СО2) = 0,448 л/ 22,4 л/моль = 0,02 моль, n(С) = n(СО2) = 0,02 моль; n(Н2О) = 0,63 г/. 18 г/моль = 0, 035 моль, n(Н) = 2n(Н2О) = 0,07 моль; n (N2) = 0,112 л / 22,4 л/моль = 0,005 моль; n(N) = 2 n (N2) = 2 . 0, 005 моль = 0,01 моль m(N) = 0,01 моль . 14 г/моль = 0,14 г Находим количественные отношения: n (С) : n(Н) : n(N) = 0,02 : 0,07 : 0,01 = 2 : 7 : 1, т.е. молекулярная формула вещества C2H7N. Решение задач на определение молекулярной формулы по продуктам сгорания веществ и известной относительной плотности Задача 1. При полном сгорании углеводорода образовалось 27 г воды и 33,6 л углекислого газа (н.у.). Относительная плотность углеводорода по аргону равна 1,05. Установите его молекулярную формулу. Решение. Определяем количество вещества углекислого газа и углерода: n (СО2) = 33,6 л / 22,4 л/моль = 1,5 моль n(С) = n(СО2) = 1,5 моль Определяем количество вещества воды и водорода: n(Н2О)= 27 г / 18 г/моль= 1,5 моль, n(Н) = 2n(Н2О) = 3 моль Находим количественные отношения:n (С) : n(Н) = 1,5 : 3 = 1 : 2, простейшая формула вещества CH2; М(CH2) = 14 г/моль По условию задачи Мвещ.= DМаргона = 1,05 . 40 г/моль = 42 г/моль Мвещ./ М(CH2) = 42 г/моль/ 14 г/моль = 3, следовательно, молекулярная формула вещества C3H6 . Задача 2. При сгорании газообразного органического вещества выделилось 0,448 л (н.у.) углекислого газа, 0,63 г воды и 0,112 л (н.у.) азота. Плотность исходного газообразного вещества по азоту 1,607. Установите молекулярную формулу этого вещества. Решение Определяем количество вещества углекислого газа и углерода: n (СО2) = 0,448 л/ 22,4 л/моль = 0,02 моль, n(С) = n(СО2) = 0,02 моль. Определяем количество вещества воды и водорода: n(Н2О) = 0,63 г/ 18 г/моль = 0, 035 моль, n(Н) = 2n(Н2О) =0,07 моль; Определяем количество вещества азота: n (N2) = 0,112 л / 22,4 л/моль = 0,005 моль; n(N) = 2 n (N2) = 2 . 0, 005 моль = 0,01 моль Находим количественные отношения: n (С) : n(Н) : n(N) = 0,02 : 0,07 : 0,01 = 2 : 7 : 1, т.е. простейшая формула вещества C2H7N, М(C2H7N)= 45г/моль Мвещ.= DМазота= 1,607. 28 г/моль =45 г/моль, значит, C2H7N – истинная формула вещества Решение задач на определение молекулярной формулы по уравнению реакции, характеризующему химические свойства вещества Задача 1. При взаимодействии 22 г предельного одноатомного спирта с избытком металлического натрия выделилось 2,8л (н.у.) газа. Определите молекулярную формулу спирта. Решение. В общем виде реакция взаимодействия спирта с натрием выглядит так: 2 CnH2n+1О H + 2 Na → 2 CnH2n+1ОNa + H2 Определяем количество выделившегося водорода: (Н2) = V/Vm = 2,8л/22,4 л/моль = 0,125 моль Из уравнения реакции следует, что n(CnH2n+1О H) = 2 n(Н2) = 0.25моль Из формулы n = m/М определяем молярную массу спирта: М = m/ n = 22 г/0,25 моль = 88 г/моль Составляем уравнение 12 n + 2 n + 1 + 17 = 88, n = 5 Формула спирта C5H11О H Задача 2. При окислении предельного одноатомного спирта оксидом меди (II) получили 9,73 г альдегида, 8,65 г меди и воду. Определите молекулярную формулу исходного спирта. Решение. В общем виде реакция окисления спирта выглядит так: CnH2n+1О H + CuO → CnH2nO + Cu + H2O Из уравнения реакции следует, что количества веществ альдегида и меди одинаковы. n (Cu) = m/М = 8,65г/ 64 г/моль = 0,135 моль = n(CnH2nO) Из формулы n = m/М определяем молярную массу альдегида: М = m/ n = 9,73 г / 0,135моль = 72 г/ моль Составляем уравнение 12 n + 2 n + 16 = 72, n = 4. Молекулы исходного спирта и полученного альдегида содержат одинаковое число атомов углерода, поэтому формула спирта C4H9ОH . 1. Сегодня узнал(а), что могу __________ 2. Уходя, я унесу с собой _____________ 3. Наибольший интерес у меня вызвал приём ________________ 4. Я считаю, что ________________ 5. Мне было трудно ______________ 6. Могу предложить______________
1/--страниц