Zadanie 1. Z 1,94 g związku zbudowanego z węgla, wodoru i tlenu powstało po spaleniu 4,4 g CO2 i 1,8 g H2O. Gęstość bezwzględna tego związku wynosi 2,59 g/dm3 w warunkach normalnych. Podaj wzór empiryczny i rzeczywisty gazu.
/Warnke, Obliczenia z chemii ogólnej. Wyd. Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk 2008/
Odpowiedź
Masę węgla wyliczymy z CO2, masę wodoru z wody, a masę tlenu z różnicy.
12g C – 44g CO2
x – 4,4g
x = 1,2g
2g H – 18g H2O
y – 1,8g
y = 0,2g
Masa tlenu = 1,94g – (1,2g + 0,2g) = 0,54g
Świetnie. Zatem 1,94g naszego związku zawiera 1,2g węgla, 0,2g wodoru oraz 0,54g tlenu. Wystarczy to teraz przeliczyć na mole, aby otrzymać stosunek molowy pierwiastków w tym związku, czyli tak naprawdę wzór empiryczny.
1,2g/12g : 0,2g/1g : 0,54g/16g
0,1 : 0,2 : 0,03375 → chcemy jednak otrzymać stosunek wyrażony liczbami całkowitymi, zatem dzielimy wszystko przez najmniejszą liczbę (w tym wypadku 0,03375) i zaokrąglamy:
3 : 6 : 1 = C : H : O
Wzór empiryczny szukanego związku to C3H6O
Na koniec wykorzystajmy podaną w zadaniu gęstość, aby wyznaczyć wzór rzeczywisty. Ponieważ jest to gaz, to 1 mol w warunkach normalnych będzie miał objętość 22,4 dm3 (objętość molowa gazów). Zatem ze wzoru na gęstość możemy wyliczyć masę jednego mola naszego związku:
d = m / V
m = d * V
m = 2,59 g/dm3 * 22,4 dm3 = 58g
Sprawdzenie:
3 * 12g + 6 * 1g + 1 * 16g = 58g
Czyli wzór empiryczny = wzór rzeczywisty!
Zadanie 2. Jaki jest wzór hydratu chlorku wapnia, jeżeli wiadomo, że zawiera on 49,3% wody?
/Persona, Dymara, Chemia Repetytorium. Wyd. Medyk, Warszawa 2012/
Odpowiedź
Napiszmy sobie najpierw wzór sumaryczny szukanego związku. Ma on oczywiście postać:
CaCl2 * nH2O
Jeśli w zadaniu nie jest sprecyzowane o jaki procent chodzi, to zakładamy, że jest to procent masowy. Zatem prawie połowę masy tego hydratu stanowi woda.
%H2O = mH2O / mCaCl2 * nH2O
%H2O = 18n / (40 + 2 * 35,5 + 18n)
0,493 = 18n / (111 + 18n)
Wymnażamy mianownik, następnie wszystkie wyrażenia zawierające n przenosimy na jedną stronę i ostatecznie otrzymujemy n = 6 (wynik zaokrąglamy do najbliższej liczby całkowitej). Czyli w zadaniu chodziło o sześciowodny chlorek wapnia.
Zadanie 3. Pewien związek polihydroksylowy A o masie cząsteczkowej 168u przereagował z nadmiarem kwasu octowego dając produkt o masie cząsteczkowej 294u. Wykonaj obliczenia pozwalające określić ile grup hydroksylowych zawierał związek A.
/OKE Kraków, kwiecień 2017/
Odpowiedź
Najtrudniejsza część tego zadania, to ułożyć schematyczne równanie opisanej reakcji:
R(OH)n + nCH3COOH → R(OCOCH3)n + nH2O
M1 = 168u = R + (16 + 1) * n
M2 = 294u = R + (16 + 12 + 16 + 12 + 3) * n
M2 – M1 = (R + 59n) – (R + 17n)
294 – 168 = 42n
126 = 42n
n = 3
