PDF Печать E-mail
Элективный курс "Подготовка к ЕГЭ по химии" Тема 4


Тема № 4. «Вывод химических формул»


     Формулы веществ показывают, какие элементы и в каком количестве входят в состав вещества. При выводе формул исходят из положения атомно-молекулярного учения о неделимости атомов в химических реакциях. В состав молекулы может входить только целое число атомов каждого элемента.

Индексы, определяющие количество атомов элементов в молекуле, это небольшие целые числа.

Отношение индексов элементов в молекуле пропорционально отношению количества вещества каждого элемента. Простейшее соотношение индексов элементов в молекуле определяет простейшую формулу вещества.

Истинная (молекулярная) формула определяет число атомов каждого элемента, приходящееся на одну молекулу вещества.

М = x * M(прост)

М – молярная масса вещества;

М(прост) – молярная масса простейшей формулы;

X – число повторений простейший формулы вещества в молекуле.

      Истинная молярная масса вещества определяются по закону Авогадро или с использованием относительных плотностей газов.

Для вывода простейшей формулы вещества достаточно знать его состав и относительные атомные массы образующих данное вещество элементов. Для нахождения молекулярной формулы надо знать еще и относительную молекулярную массу этого соединения.

     Активизации познавательной деятельности учащихся при решении расчетных задач на нахождение молекулярной формулы способствует выбор рациональных приемов решения задач.

 Учитывая, что решение задач на установление молекулярной формулы органического вещества, как правило, представляет трудности для учащихся, важно выделить этапы деятельности учащихся.

        Первый этап. Анализ задачи. Внимательно прочитав условия задачи, установить ее части и вычленить все отношения, которыми они связаны, установить, что требуется в задаче.

       Второй этап. План решения задачи.

       Третий этап. Осуществление найденного плана. Необходимо убедиться, что получаемый результат правильный. Поэтому при решении задачи предусматривается ее проверка.

       Четвертый этап. Анализ решения. Оно особо важно при обучении решению задачи, так как анализ позволяет выявить недостатки решения, найти рациональный способ решения, установить и закрепить в памяти приемы использованные при решении. Результат решения задач, требующих творческого, комплексного применения ранее полученных знаний, следует обсудить, сравнивая при этом различные способы решения, показать их правомерность и выделить наиболее оригинальные из них.

Трудности, возникающие в ходе решения, обусловлены неумением устанавливать связи между данными условия задачи. Для преодоления этих трудностей используются всевозможные схемы и чертежи.

Решение задач на нахождение молекулярной формулы связано с применением учащимися знаний о некоторых физических величинах: массе (m), объеме (V), количестве вещества (n), относительно молекулярной массе (Mr), молярной массе (M), плотности (р), относительной плотности по водороду (DH2), относительной плотности по воздуху (D возд), массовой доле химического элемента (w).

 

Задачи на вывод химических формул.

4.1. Нахождение простейшей химической формулы вещества по массовым долям элементов.

Задача №1

Вывести простейшую формулу соединения, содержащего (масс. доли, %) натрия – 42,1, фосфора – 18,9, кислорода – 39,0.

Дано:                                                                               Решение:

 Ar(NaO) = 2                    Обозначим числа атомов натрия, фосфора,

Ar(P) = 18,9                      кислорода в простейшей формуле соответственно

Ar(O) = 39,0                     через x, y, z.

w(Na) = 42,1%                 Тогда формула будет иметь вид: NaxPyOz

w(P) = 18,9%                  На основе закона постоянства состава можно записать

w(O) = 39,0%                      23x : 31y: 16z = 42,1 : 18,9 : 39,0               

найти простейшую             отсюда x : y : z = 42,1 / 23 : 18,9 / 31 : 39,0 / 16, или

формулу вещества              x : y : z = 1,83 : 0,61 : 2,24

 

Полученные числа 1,83 : 0,61 : 2,24 выражают количественное отношение между атомами элементов. Но отношение между атомами могут быть целочисленными. Поэтому наименьшие из полученных чисел (0,61) принимаем за единицу и делим на него все остальные:

x : y : z = 1,83 / 0,61 : 0,61 / 0,61 : 2,44 / 0,16

x : y : z = 3 : 1 : 4

простейшая формула вещества Na3PO4

              Ответ:   Na3PO4

 

Задача №2

Соединение содержит водород (массовая доля – 6,33%), углерод (массовая доля – 15,19%), кислород (массовая доля – 60,76%) и еще один элемент, число атомов которого в молекуле равно числу атомов углерода. Определите, что это за соединение и к какому классу оно относится.

Дано:                                                                               Решение:

w(H) = 6,33%                        1. Обозначим неизвестный элемент буквой X,

w(C) = 15,19%                       а формулу вещества запишем HaCbOcXd

w(O) = 60,76%                      Массовая доля неизвестного элемента будет равна

вывести формулу                  w(X) = 100 – (6,33 + 15,19 + 60,76)% = 17,72%

вещества                               2. Находим отношение числа атомов элементов:

                                     а : b: c = 6,33 / 1 : 15,19 / 12 : 60,76 / 16 = 6,33 : 1,27 : 3,8

Меньшее число (1,27) принимаем за единицу и находим следующее отношение:                    а : b: c

3. Находим неизвестный элемент. По условию задачи число атомов элемента X равно числу атомов углерода, значит:

17,72 / Ar(X) = 15,19 / 12 ,  откуда Ar(X) = 14

Неизвестный элемент – азот.

Простейшая формула вещества запишется следующим образом:

NH5CO3, или NH4HCO3 – гидрокарбонат аммония (кислая соль).

                Ответ: простейшая формула вещества NH4HCO3

                                                                  (гидрокарбонат  аммония, кислая соль)

 

Задача №3

Вещество содержит 75% углерода и 25% водорода. Определите простейшую формулу вещества.

Дано:                                                                               Решение:

w(C) = 75%                          n(C) = w(C) / M(C) = 75 / 12 = 6,25 (моль);

w(H) = 25%                          n(H) = w(H) / M(H) = 25 / 1 = 25 (моль);

Простейшая                         Для получения целочисленных индексов разделим

формула - ?                          на наименьшее число – 6,25:

                                              n(C) : n(H) = 6,25 / 6,25 : 25 / 6,25 = 1 : 4

Следовательно, атом углерода имеет индекс 1, а атом водорода – 4. Простейшая формула – CH4

                 Ответ:  CH4

 

Задача№4

В состав химического соединения входят 34,6% натрия, 23,3% фосфора и 42,1% кислорода. Определите простейшую формулу вещества.

Дано:                                                                               Решение:

w(Na) = 34,6%                           n(Na) = w(Na) / M(Na) = 36,4 / 23 = 1,5 (моль);

w