Ustalanie wzorów empirycznych i rzeczywistych – ćwiczenia - Stechiometria wzorów

Polecenie 1

Zapoznaj się z filmem samouczkiem, dzięki któremu przeanalizujesz rozwiązywanie ćwiczeń dotyczących wzorów rzeczywistych i empirycznych. Następnie spróbuj samodzielnie rozwiązać poniższe zadania.

RYsRtlOaZlDit

Film samouczek pt. „Ustalanie wzorów rzeczywistych i empirycznych – ćwiczenia”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., Piotr Dzwoniarek, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 1

Podaj różnicę między wzorem rzeczywistym a empirycznym.

Ruvd3JWlQRBjq

Ćwiczenie 2

Podaj przykład związku, którego wzór empiryczny jest taki sam jak wzór rzeczywisty.

R11Lmkv9WSD3r

${NH}_{3}$ , $H_{2} O$ , $HBr$ , $HCl$ , $HI$ , $HF$ , ${CO}_{2}$ , $CO$ , …

Ćwiczenie 3

Wyjaśnij, co oznacza skład procentowy w chemii.

RuY5317rzTvht

ReAHSer8j97211

Ćwiczenie 4

Ćwiczenie 5

W wyniku analizy stwierdzono, że pewien związek zawiera wagowo $38,76 %$ chloru oraz $61,24 %$ tlenu. Na podstawie powyższych danych, ustal i podaj ten wzór. W obliczeniach zastosuj masy atomowe pierwiastków z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku.

R13bykocTV6vX

RswJnnnfPnJ3V

Poszukiwany związek:

{Cl}_{x} O_{y}

\frac{Cl}{O} \Rightarrow \frac{35,45 x}{16,00 y} = \frac{38,76}{61,24}

\frac{x}{y} = \frac{38,76 \cdot 16,00}{35,45 \cdot 61,24}

\frac{x}{y} = \frac{620,16}{2170,958}

\frac{x}{y} = \frac{1}{3,5}

\frac{x}{y} = \frac{2}{7}

Wzór empiryczny, który może być wzorem rzeczywistym (bo taki związek istnieje) tego związku, ma postać ${Cl}_{2} O_{7}$ .

Ćwiczenie 6

Bezwodny węglan sodu jest powszechnie wykorzystywany w chemii organicznej jako środek suszący. Po suszeniu warstwy organicznej otrzymano hydrat, w którym zawartość procentowa sodu wynosiła $19,83 %$ . Ustal wzór rzeczywisty tego hydratu.

R1Tk4u428OIUw

RbMT3q5XYFhDq

Hydrat w chemii nieorganicznej oznacza związek chemiczny, który w swojej budowie krystalicznej zawiera cząsteczki wody, tzw. wodę hydratacyjną. W przypadku węglanu sodu wzór ma postać:

{Na}_{2} {CO}_{3} \cdot n H_{2} O

gdzie n to liczba moli cząsteczek wody przypadająca na 1 mol węglanu sodu.

Znamy wzór sumaryczny węglanu sodu, nie pamiętamy tylko, ile we wzorze jest cząsteczek wody. Oznaczamy je jako n:

{Na}_{2} {CO}_{3} \cdot n H_{2} O

% Na = 19,83 %

M_{{Na}_{2} {CO}_{3} \cdot n H_{2} O} = 106 \frac{g}{mol} + n \cdot 18 \frac{g}{mol}

M_{2 \cdot Na} = 2 \cdot 23 \frac{g}{mol} = 46 \frac{g}{mol}

% Na = \frac{M_{Na}}{M_{{Na}_{2} {CO}_{3} \cdot n H_{2} O}} \cdot 100 %

19,83 % = \frac{46 \frac{g}{mol}}{106 \frac{g}{mol} + n \cdot 18 \frac{g}{mol}} \cdot 100 %

0,1983 \cdot 106 \frac{g}{mol} + 0,1983 \cdot n \cdot 18 \frac{g}{mol} = 46 \frac{g}{mol}

21,0198 \frac{g}{mol} + n \cdot 3,5694 \frac{g}{mol} = 46 \frac{g}{mol}

n = \frac{46 - 21,0198}{3,5694} = 6,9984 \approx 7

Wzór hydratu jest następujący: ${Na}_{2} {CO}_{3} \cdot 7 H_{2} O$ .

Ćwiczenie 7

Pewien związek zawiera wagowo $40\%$ węgla, $x\%$ tlenu oraz $6,7 %$ wodoru. Masa molowa tego związku wynosi $180 \frac{g}{mol}$ . Na podstawie podanych informacji ustal wzór rzeczywisty tego związku.

R1KHs769J2M0J

RBEkVDIAqSS3b

Należy ustalić indeksy we wzorze ogólnym związku: $C_{x} H_{y} O_{z}$ .

W pierwszym kroku należy wyznaczyć $\%$ wagowy tlenu w związku.

% O = 100 % - 40 % - 6,7 % = 53,3 %

Na podstawie równania z prawa stałości składu:

\frac{M_{C} \cdot x}{M_{H} \cdot y} = \frac{% C}{% H}

\frac{12 x}{1 y} = \frac{40}{6,7}

\frac{x}{y} = \frac{1}{2}

\frac{M_{H} \cdot y}{M_{O} \cdot z} = \frac{% H}{% O}

\frac{1 \cdot y}{16 \cdot z} = \frac{6,7}{53,3}

\frac{y}{z} = \frac{2}{1}

Z powyższych obliczeń wynika, że:
$x = 1$ , $y = 2$ , $z = 1$ .
Zatem wzór jest postaci
${CH}_{2} - {({CH}_{2})}_{n}$ ,
gdzie:
$n$ oznacza wielokrotność, ponieważ wzór rzeczywisty jest wielokrotnością wzoru empirycznego. Masa molowa wzoru empirycznego wynosi:

1 \cdot 12 \frac{g}{mol} + 2 \cdot 1 \frac{g}{mol} + 1 \cdot 16 \frac{g}{mol} = 30 \frac{g}{mol}

n \cdot 30 \frac{g}{mol} = 180 \frac{g}{mol}

n = 6

Wzór rzeczywisty ma postać: $C_{6} H_{12} O_{6}$ .

Ćwiczenie 8

W wyniku reakcji glinu z tlenem, zużyto $64,59$ grama glinu i otrzymano $122$ gramów związku. Wyznacz wzór rzeczywisty otrzymanego związku.

ROjB7SUXmTwjy

R1Jv9qGVGeRo2

Obliczamy masę tlenu w tym związku.

122 g - 64,59 g = 57,41 g

n Al : n O = \frac{64,59 g}{27 \frac{g}{mol}} : \frac{57,41 g}{16 \frac{g}{mol}}

n Al : n O = 2,39 mola : 3,59 mola

n Al : n O = 1 : 1,5

n Al : n O = 2 : 3

Wzór związku to: ${Al}_{2} O_{3}$ .

Ćwiczenie 9

Pewien węglowodór nienasycony uległ całkowitemu spaleniu, w wyniku czego otrzymano $51,33$ grama ${CO}_{2}$ i $16,85$ grama $H_{2} O$ . Wyznacz wzór empiryczny tego związku.

RMAV7wr0qp2fJ

RJe3eBTJ0BAxj

W pierwszym kroku należy zapisać ogólne równanie reakcji spalania, używając wzoru $C_{x} H_{y}$ , oraz obliczyć zawartość węgla w otrzymanym tlenku węgla( $\text{IV}$ ), a następnie zawartość wodoru w otrzymanej wodzie. Ostatnim krokiem jest ustalenie wzoru empirycznego.

Stosując proporcję, oblicz zawartość węgla w ${CO}_{2}$ .

44 g {CO}_{2} - 12 g C

51,33 g {CO}_{2} - x

x = 14 g C

Następnie, stosując proporcję, oblicz zawartość wodoru w $H_{2} O$ .

18 g H_{2} O - 2 g H

16,85 g H_{2} O - x

x = 1,872 g

Ustal wzór empiryczny.

n C : n H = \frac{14 g}{12 \frac{g}{mol}} : \frac{1,872 g}{1 \frac{g}{mol}}

n C : n H = 1,17 mola : 1,872 mola

n C : n H = 1 : 1,6

n C : n H = 5 : 8

Wzór empiryczny węglowodoru: $C_{5} H_{8}$ .

Ćwiczenie 10

W wyniku spalania pewnego związku organicznego o masie $100$ gramów, otrzymano $137,5$ gramów tlenku węgla( $IV$ ) i $112,5$ grama wody. Na podstawie danych, ustal właściwy wzór związku. W dostępnych źródłach znajdź przykład związku, którego wzór rzeczywisty ma taką postać.

RWdGpsxMV6Ifx

RX90R9ni0b7Wo

W pierwszym kroku należy obliczyć zawartość węgla w otrzymanym tlenku węgla( $IV$ ), a następnie obliczyć zawartość wodoru w otrzymanej wodzie. Ostatnim krokiem jest ustalenie wzoru empirycznego.

Oblicz zawartość węgla w ${CO}_{2}$ .
$44 g {CO}_{2} - 12 g C$
$137,5 g {CO}_{2} - x$
$x = 37,5 g$
Stosując proporcję, oblicz zawartość wodoru w $H_{2} O$ .
$18 g H_{2} O - 2 g H$
$112,5 g H_{2} O - x$
$x = 12,5 g$
$12,5 g + 37,5 g = 50 g$ ,
a więc w związku jest również tlen, którego masa wynosi:
$50 g (100 g - 50 g = 50 g)$ .
Ustal wzór empiryczny.
$n C : n H : n O = (\frac{37,5 g}{12 \frac{g}{mol}}) : (\frac{12,5 g}{1 \frac{g}{mol}}) : (\frac{50 g}{16 \frac{g}{mol}})$
$n C : n H : n O = 3,125 mola : 12,5 mola : 3,125 mola$
$n C : n H : n O = 1 : 4 : 1$

Wzór empiryczny związku organicznego może być także wzorem rzeczywistym, np. metanolu – to ${CH}_{4} O$ .

bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Jak ustalić wzór empiryczny i rzeczywisty związku chemicznego na podstawie składu procentowego i masy molowej?

Słownik pojęć

Ustalanie wzorów empirycznych i rzeczywistych – ćwiczenia

Notatnik