Нахождение молекулярной формулы вещества - Расчеты по химическим формулам и уравнениям реакций - МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ В ХИМИИ. ХИМИЯ И ЖИЗНЬ

Тесты с полным ответом с решениями

1. Массовая доля водорода в кетоне равна 0,1163. При окислении этого кетона в жестких условиях образуются две кислоты. На основании этих данных:

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу кетона,

3) напишите молекулярную формулу кетона,

4) напишите уравнение реакции этого кетона с водородом на никелевом катализаторе.

2. Натриевая соль аминокислоты содержит 18,4% металла. Кислота является а-аминокислотой. На основании этих данных:

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу соли,

3) напишите молекулярную формулу а-аминокислоты,

4) напишите уравнение реакции взаимодействия этой кислоты с этанолом.

3. Метиловый эфир предельной монокарбоновой кислоты содержит 36,36% кислорода.

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу эфира,

3) определите молекулярную формулу эфира,

4) напишите уравнение реакции гидролиза этого эфира в присутствии раствора гидроксида натрия.

4. При сгорании 46,8 г углеводорода образовались 32,4 г воды и оксид углерода(IV).

1) произведите необходимые вычисления,

2) напишите уравнение реакции сгорания углеводорода в общем виде,

3) определите количество вещества атомов углерода и водорода в углеводороде,

4) определите объем израсходованного кислорода (н.у.).

5. При сжигании 1,20 г органического соединения образовались 2,16 г воды и углекислый газ, при пропускании которого в раствор гидроксида бария образовалось 15,75 г осадка. Относительная плотность паров органического соединения по аммиаку равна 1,765. На основании этих данных:

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу соединения,

3) определите истинную формулу соединения,

4) напишите уравнение реакции горения этого соединения.

6. Алкен присоединил количественно 24,3 г бромоводорода. При нагревании полученного продукта с водным раствором гидроксида калия получено 18 г спирта. На основании этих данных:

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите молекулярную формулу исходного алкена,

3) напишите уравнение реакции данного алкена с бромоводородом,

4) назовите полученный во второй реакции спирт.

7. При сплавлении 19,2 г натриевой соли предельной монокарбоновой кислоты с избытком гидроксида натрия выделилось 4,48 л (н.у.) газа.

1) произведите необходимые вычисления,

2) напишите уравнение реакции сплавления в общем виде,

3) определите молекулярную формулу выделившегося газа,

4) напишите уравнение реакции монокарбоновой кислоты с метанолом.

8. В 17,7% раствор первичного алифатического амина массой 200 г пропустили избыток хлороводорода. После упаривания раствора получили белое кристаллическое вещество, содержащее 37,17% хлора по массе. На основании этих данных:

1) произведите необходимые вычисления,

2) определите молекулярную формулу амина,

3) напишите структурную формулу амина, если атом азота в молекуле амина связан со вторичным атомом углерода,

4) определите объем (н.у.) израсходованного хлороводорода3

9. 1,85 г предельной одноосновной органической кислоты нейтрализовали водным раствором гидрокарбоната натрия. При пропускании выделившегося газа через избыток раствора гидроксида бария получено 4,925 г осадка.

1) произведите необходимые вычисления,

2) определите молекулярную формулу кислоты,

3) напишите структурные формулы двух изомеров этой кислоты,

4) напишите уравнение реакции этой кислоты с хлором в присутствии красного фосфора.

10. При гидролизе сложного эфира с молярной массой 116 г/моль образуется кислота А и спирт Б. Определите строение эфира, если известно, что серебряная соль кислоты А содержит 19,16% кислорода, а спирт Б не окисляется дихроматом натрия.

1) произведите необходимые вычисления,

2) определите молекулярную формулу кислоты А,

3) определите молекулярную формулу спирта Б,

4) определите молекулярную формулу сложного эфира.

11. Массовая доля углерода в предельном одноатомном спирте равна 0,6818. Молекула спирта содержит четвертичный атом углерода

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу спирта,

3) напишите структурную формулу спирта,

4) напишите уравнение реакции взаимодействия этого спирта с уксусной кислотой.

12. Предельный вторичный амин содержит 23,73% азота.

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите брутто-формулу амина,

3) определите молекулярную формулу амина,

4) напишите уравнение реакции этого амина с соляной кислотой.

13. Предельный альдегид содержит 18,60% кислорода. Молекула альдегида содержит четвертичный атом углерода.

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу альдегида,

3) определите структурную формулу альдегида,

4) напишите уравнение реакции “серебряного зеркала” для этого альдегида.

14. При сгорании 31,2 г углеводорода образовались 105,6 г оксида углерода(IV) и вода. Относительная плотность паров этого углеводорода по аргону равна 1,95.

1) произведите необходимые вычисления,

2) определите объем израсходованного кислорода (н.у.),

3) установите простейшую формулу углеводорода,

4) установите истинную формулу углеводорода.

15. При сжигании 8,8 г органического соединения образовалось 14,4 г воды и 13,44 л (н.у.) оксида углерода(IV). Относительная плотность паров этого соединения по аммиаку равна 2,588.

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу соединения,

3) установите истинную формулу соединения,

4) напишите структурную формулу продукта бромирования на свету этого соединения.

16. Дихлорид, полученный количественным присоединением 3,36 л (н.у.) хлора к алкену, при гидролизе водным раствором щелочи превратился в 11,4 г двухатомного спирта.

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу алкена,

3) напишите структурную формулу алкена,

4) напишите уравнение реакции полученного спирта с натрием.

17. Пронитровали 46,8 г ароматического углеводорода. Образовавшееся мононитропроизводное восстановили железом в кислой среде и получили вещество, которое полностью поглощает газ, выделяющийся при действии избытка концентрированной серной кислоты на 35,1 г хлорида натрия.

1) произведите необходимые вычисления, написав необходимые реакции,

2) установите формулу исходного ароматического углеводорода,

3) установите формулу продукта восстановления нитропроизводного,

4) напишите уравнение реакции продукта восстановления нитропроизводного с избытком бромной воды.

18. При окислении 7,4 г спирта с разветвленной углеводородной цепью получили кислоту с тем же числом атомов углерода. Для нейтрализации кислоты потребовалось 36,4 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия плотностью 1,1 г/мл.

1) произведите необходимые вычисления,

2) установите простейшую формулу спирта,

3) напишите структурную формулу спирта,

4) напишите уравнение реакции окисления исходного спирта кислородом на медном катализаторе.

19. При действии натрия на 33,2 г смеси этанола и одноосновной предельной органической кислоты выделяется 6,72 л (н.у.) газа, а при действии на ту же смесь насыщенного раствора гидрокарбоната натрия — 8,96 л (н.у.) газа.

1) произведите необходимые вычисления,

2) определите массовую долю спирта в исходной смеси,

3) установите формулу кислоты,

4) напишите уравнение реакции взаимодействия этой кислоты с метанолом.

20. Смесь фенола и метилового эфира предельной монокарбоновой кислоты массой 39 г обработали 164 мл 20% -ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,22 г/мл) при нагревании. Избыток щелочи нейтрализовали 43 мл 36%-ной соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл). Если исходную смесь обработать избытком бромной воды, то образуется 33,1 г белого осадка.

1) произведите необходимые вычисления,

2) определите количество вещества гидроксида натрия, прореагировавшего с фенолом и эфиром вместе,

3) определите количество вещества фенола,

4) установите формулу кислоты, которая образует исходный эфир.

Ответы на тесты раздела 4.3.7

Решения тестов раздела 4.3.7

Решение 1. Общая формула кетона С_nН_2nО, тогда М(С_nН_2nО) = (14n + 16) г/моль. Из формулы видно, что в 1 моле кетона массой (14n + 16) г имеется 12n г углерода, 2n г водорода и 16 г кислорода. По условию w(Н) = 2n/(14n + 16) = 0,1163; откуда n = 5. Простейшая формула кетона: С₅Н₁₀О. При окислении кетонов в жестких условиях происходит разрыв связей С-С у карбонильной группы. Образование лишь двух кислот указывает на симметричный характер молекулы кетона. Молекулярная формула кетона С₂Н₅-СО-С₂Н₅ пентанон-3. Кетон окисляется до смеси СН₃СООН и С₂Н₅СООН. В случае изомерного пентанона-2 при окислении образуется смесь четырех кислот. Кетон восстанавливается на никелевом катализаторе до пентанола-3:

Ответ: С₅Н₁₀О, С₂Н₅-СО-С₂Н₅.

Решение 2. Общая формула соли: NH₂C_mH_2mCOONa или C_nH_2nNO₂Na, где n = m + 1. M(C_nH_2nNO₂Na) = (14n + 69) г/моль. Видно, что в 1 моль соли массой (14n + 69) г содержится 23 г натрия. w(Na) = 23/(14n + 69) = 0,184; откуда n = 4. Простейшая формула соли: C₄H₈NO₂Na. Простейшая формула аминокислоты: C₄H₈NO₂H. Молекулярная формула α-аминокислоты: C₂H₅CHNH₂COOH. Уравнение реакции аминокислоты с этанолом:

Ответ: C₄H₈NO₂Na, C₂H₅CHNH₂COOH.

Решение 3. Общая формула эфира С_nН_2nО₂, тогда М(С_nН_2nО₂) = (14n + 32) г/моль. Видно, что в 1 моле эфира массой (14n + 32) г содержится 32 г кислорода. w(О) = 32/(14n + 32) = 0,3636; откуда n = 4. Простейшая формула эфира: С₄Н₈O₂. Молекулярная формула эфира С₂Н₅СООСН₃. Уравнение реакции гидролиза:

Ответ: С₄Н₈O₂, С₂Н₅СООСН₃.

Решение 4. Общая формула углеводорода С_xН_y

Ответ: v(C) = v(H) = 3,6 моль, 101 л.

Решение 5. При пропускании углекислого газа в избыток раствора гидроксида кальция образуется осадок карбоната бария.

Соединение состоит только из углерода и водорода.

Общая формула углеводорода: С_xН_y

Простейшая формула углеводорода — СН₃.

М(СН₃) = 15 г/моль.

Зная относительную плотность соединения по аммиаку имеем Истинная формула углеводорода — С₂Н₆.

Уравнение реакции горения этана:

Ответ: СН₃, С₂Н₆.

Решение 6. Общая формула алкена С_nН_2n. Находим

Из уравнений видно, что

Формула алкена: С₃Н₆.

Уравнения реакций: и Полученный спирт — пропанол-2

Ответ: С₃Н₆, пропанол-2.

Решение 7. Общая формула соли: C_nH_2n+1COONa.

Выделившийся газ — С_nН_2n+2.

Из уравнения видно, что

Молекулярная формула газа: С₂Н₆. Уравнение реакции кислоты с метанолом:

Ответ: С₂Н₆.

Решение 8. Общая формула первичного амина: C_nH_2n+1NH₂.

Из формулы видно, что в 1 моле соли массой (14n + 53,5) г содержится 35,5 г хлора.

Формула амина — C₃H₇NH₂. Структурная формула амина: (CH₃)₂CH-NH₂.

Из уравнения видно, что v(HCl) = v(C₃H₇NH₂) = 0,6 моль.

Ответ: C₃H₇NH₂, (CH₃)₂CH-NH₂, 13,44 л.

Решение 9. Общая формула кислоты С_nН_2n+1СООН.

Осадок — это ВаСO₃.

Из уравнений видно, что

Формула кислоты С₂Н₅СООН. Формулы изомеров: СН₃СООСН₃, НСООС₂Н₅.

Уравнение реакции:

Ответ: С₂Н₅СООН, СН₃СООСН₃, НСООС₂Н₅.

Решение 10. Общая формула сложного эфира

Общая формула соли

Из формулы соли видно, что 1 моль соли массой (14n + 153) г содержит 32 г кислорода.

Кислота — СН₃СООН. Эфир — СН₃СООС_mН_2m+1

Спирт С₄Н₉ОН.

Не окисляются дихроматом калия третичные спирты. Из четырех спиртов, соответствующих приведенной формуле, такой спирт один — (СН₃)₃СОН трет-бутиловый спирт или 2-метилпропанол-2. Эфир — это трет-бутиловый эфир уксусной кислоты СН₃СООС(СН₃)₃.

Ответ: СН₃СООН, (СН₃)₃СОН, СН₃СООС(СН₃)₃.

Решение 11. Общая формула одноатомного спирта Из формулы спирта следует, что в 1 моле спирта массой (14n + 18) г содержится 12n г углерода. По условию w(С) = 12n/(14n + 18) = 0,6818; откуда n = 5. Молекулярная формула спирта: С₅Н₁₁ОН. Структурная формула спирта (СН₃)₃С-СН₂ОН — это 2,2-диметилпропанол-1.

Уравнение реакции:

Ответ: С₅Н₁₁ОН, (СН₃)₃С-СН₂ОН.

Решение 12. Общая формула амина C_nH_2n+3N. M(C_nH_2n+3N) = (14n + 17) г/моль

Из формулы амина видно, что в 1 моле амина массой (14n + 17) г содержится 14 г азота. По условию w(N) = 14/(14n + 17) = 0,2373; откуда n = 3. Молекулярная формула амина: C₃H₉N. Имеется четыре изомера: пропиламин, изопропил амин, метилэтиламин, триметиламин. Вторичный амин — один, метилэтиламин CH₃-NH-C₂H₅.

Уравнение реакции:

Ответ: C₃H₉N, CH₃-NH-C₂H₅.

Решение 13. Общая формула альдегида С_nН_2nО. М(С_nН_2nО) = (14n + 16) г/моль. Из формулы альдегида видно, что в 1 моле альдегида массой (14n + 16) г содержится 16 г кислорода. По условию w(О) = 16/(14n + 16) = 0,1860; откуда n = 5. Формула: С₅Н₁₀О или С₄Н₉СНО. Имеется четыре изомера: пентаналь, 2-метилбутаналь, 3-метилбутаналь, 2,2-диметилпропаналь. Четвертичный атом азота имеется только у 2,2-диметилпропаналя (СН₃)₃С-СНО.

Уравнение реакции:

Ответ: С₄Н₉СНО, (СН₃)₃С-СНО.

Решение 14. Общая формула углеводорода — С_xН_y.

Для С_xН_y имеем х : у = 2,4 : 2,4 = 1 : 1. Простейшая формула углеводорода СН. М(СН) = 13 г/моль. Имеем Видно, что х = у = 78/13 = 6. Истинная формула углеводорода С₆Н₆, бензол.

Ответ: 67,2 л, СН, С₆Н₆.

Решение 15. Имеем отсюда

Соединение состоит только из углерода и водорода.

Общая формула углеводорода: С_xН_y

х : у = v(C) : v(H) = 0,6 : 1,6 = 3 : 8.

Простейшая формула С₃Н₈. М(С₃Н₈) = 44 г/моль.

Зная относительную плотность углеводорода по аммиаку D = M(C_xH_y)/M(NH₃) = 2,588, имеем М(С_xН_y) = 2,588 ∙ M(NH₃) = 2,588 ∙ 17 = 44 г/моль

Истинная формула совпадает с простейшей — С₃Н₈. Уравнение реакции бромирования:

Ответ: С₃Н₈, С₃Н₈, СН₃-СНВr-СН₃.

Решение 16. Общая формула алкена:

Из уравнений видно, что

Формула алкена — C₃H₆.

Структурная формула алкена СН₃-СН=СН₂.

Уравнение реакции:

Ответ: С₃Н₆, СН₃-СН=СН₂.

Решение 17. Общая формула вещества: С_nН_2n-6.

Из уравнений реакций видно, что

Формула углеводорода — С₆Н₆. Это бензол.

При восстановлении нитробензола образуется анилин C₆H₅NH₂.

Уравнение реакции бромирования анилина:

Ответ: С₆Н₆, C₆H₅NH₂.

Решение 18. Общая формула спирта С_nН_2n+1СН₂ОН, так как до кислот окисляются только первичные спирты.

Из уравнений реакции видно, что

Простейшая формула спирта: С₃Н₇СН₂ОН. Структурная формула спирта с разветвленной углеродной цепью: СН₃-СН(СН₃)-СН₂ОН, 2-метилпропанол-1.

Уравнение реакции:

Ответ: С₃Н₇СН₂ОН, СН₃-СН(СН₃)-СН₂ОН.

Решение 19. Общая формула кислоты C_nH_2n+1COOH.

Из уравнения видно, что

Формула кислоты СН₃СООН.

Уравнение реакции:

Ответ: 0,277, СН₃СООН.

Решение 20.

С фенолом и эфиром реагировало: v(NaOH) = 1 - 0,5 = 0,5 моль.

Общая формула эфира C_nH_2n+1COOCH₃

С бромной водой реагировал только фенол:

Из уравнения имеем n(С₆Н₅ОН) = v(С₆Н₂Вr₃) = 0,10 моль

14n = 14; n = 1. Кислота СН₃СООН.

Ответ: 0,5 моль, 0,10 моль, СН₃СООН.