Задание 33: Нахождение молекулярной формулы вещества

Задание 33 относится к части 2 экзамена и оценивается максимум в 4 балла. Формулировка всегда содержит текстовое описание химического процесса: гидролиз, сгорание, дегидратация, взаимодействие с солями и т.п., а также числовые данные — массы, объёмы, массовые доли, проценты растворов. Требуется:

1. написать уравнение (или уравнения) реакции;
2. привести расчёт, обосновывающий количества веществ;
3. установить молекулярную формулу искомого вещества;
4. иногда — записать структурную формулу или уравнение образования вещества.

…

• Молярная масса: $M = \dfrac{m}{n}$, отсюда $n = \dfrac{m}{M}$ и $m = n \cdot M$.
• Закон сохранения массы: сумма масс реагентов равна сумме масс продуктов реакции, $\sum m_{\text{реаг}} = \sum m_{\text{прод}}$.
• Для газов при одинаковых условиях (температура, давление) объёмные отношения равны мольным: $\dfrac{V_1}{V_2} = \dfrac{n_1}{n_2}$.
• Массовая доля элемента в веществе: $\omega(X) = \dfrac{n(X)\cdot A_r(X)}{M} \cdot 100\%$.
• Массовая доля вещества в растворе: $\omega = \dfrac{m_{\text{в-ва}}}{m_{\text{р-ра}}} \cdot 100\%$.
• Формулы основных реакций: щелочной гидролиз сложного эфира $R\text{COOR'} + \text{NaOH} \rightarrow R\text{COONa} + R'\text{OH}$; дегидратация спирта $C_nH_{2n+1}OH \rightarrow C_nH_{2n} + H_2O$; горение углеводородов и спиртов до $CO_2$ и $H_2O$; обесцвечивание брома алкенами $C_nH_{2n} + Br_2 \rightarrow C_nH_{2n}Br_2$; взаимодействие соли амина с нитратом серебра $R\text{NH}_3Br + AgNO_3 \rightarrow R\text{NH}_3NO_3 + AgBr\downarrow$.
• Приведение простейшей формулы к молекулярной через сравнение молярных масс: $M_{\text{молек}} = k \cdot M_{\text{простейш}}$, где $k$ — целое число.

1. Внимательно прочитать условие и определить тип процесса (гидролиз, горение, дегидратация, замещение и т.д.).
2. Записать общее уравнение реакции в буквенном виде, если формула вещества неизвестна.
3. Выписать все известные величины: массы, объёмы, проценты, соотношения.
4. Определить, какой закон или соотношение связывает известные и неизвестные величины (сохранение массы, мольные соотношения газов, массовые доли).
5. Найти количество вещества (моль) хотя бы одного участника реакции.
6. Через стехиометрические коэффициенты найти количество вещества искомого соединения.
7. Вычислить молярную массу искомого вещества: $M = m/n$.
8. Подобрать молекулярную формулу, соответствующую найденной молярной массе и типу соединения (кислота, спирт, эфир, соль и т.п.).
9. Проверить формулу на соответствие всем данным условия (массовым долям, объёмам, стехиометрии). …