私の実務では、化学の問題の解き方を教えるときによく問題に遭遇します。 統一国家試験の課題で難しい課題の 1 つは課題 C 5 でした。
いくつか例を挙げてみましょう。
例1.
物質が 84.21% の炭素と 15.79% の水素を含み、空気中での相対密度が 3.93 に等しい場合、その物質の式を決定します。
解決：
1. 物質の質量を 100 g とすると、C の質量は 84.21 g、H の質量は 15.79 g となります。
2. 各原子の物質量を求めます。
n(C) = m / M = 84.21 / 12 = 7.0175 モル、
n(H) = 15.79 / 1 = 15.79 モル。
3. C 原子と H 原子のモル比を決定します。
C: H = 7.0175: 15.79 (両方の数値を小さい方の数値で減らす) = 1: 2.25 (4 を掛ける) = 4: 9。
したがって、最も単純な式は C 4 H 9 です。
4. 相対密度を使用して、モル質量を計算します。
M = D(空気) 29 = 114 g/mol。
5. 最も単純な式 C 4 H 9 に対応するモル質量は 57 g/mol であり、これは真のモル質量の 2 分の 1 です。
これは、本当の式は C 8 H 18 であることを意味します。
例2。
通常の条件下で密度 2.41 g/l のアルキンの式を求めます。
解決：
1. アルキンの一般式 C n H 2n−2
2. 密度 ρ は、通常の状態での 1 リットルの気体の質量です。1 モルの物質は 22.4 リットルの体積を占めるため、22.4 リットルの気体の重さを調べる必要があります。
M = (密度 ρ) (モル体積 V m) = 2.41 g/l 22.4 l/mol = 54 g/mol。
14 n − 2 = 54、n = 4。
これは、アルキンの式が C 4 H 6 であることを意味します。
答え：C 4 H 6.
例 3.
窒素に対する有機化合物の相対蒸気密度は 2 です。この化合物 9.8 g が燃焼すると、15.68 リットルの二酸化炭素 (NO) と 12.6 g の水が生成されます。 有機化合物の分子式を導き出します。
解決：
1. 物質が燃焼すると二酸化炭素と水に変わるということは、その物質は原子 C、H、そして場合によっては O から構成されていることを意味します。したがって、その一般式は CxHyOz と書くことができます。
2. (係数を設定せずに) 燃焼反応図を書くことができます。
CxHyOz + O 2 → CO 2 + H 2 O
3. 元の物質からの炭素はすべて二酸化炭素になり、水素はすべて水になります。
物質 CO 2 と H 2 O の量を求め、それらに含まれる C 原子と H 原子のモル数を決定します。
a) n(CO 2) = V / V m = 15.68 / 22.4 = 0.7 モル。
(CO 2 分子ごとに C 原子が 1 つあります。これは、CO 2 と同じモルの炭素が存在することを意味します。n(C) = 0.7 mol)
b) n(H 2 O) = m / M = 12.6 / 18 = 0.7 モル。
(水の 1 分子には 2 つの H 原子が含まれています。つまり、水素の量は水の 2 倍です。n(H) = 0.7 2 = 1.4 mol)
4. 物質中に酸素が存在するかどうかを確認します。 これを行うには、出発物質全体の質量から C と H の質量を差し引く必要があります。
m(C) = 0.7 12 = 8.4 g、m(H) = 1.4 1 = 1.4 g
物質全体の質量は 9.8 g です。
m(O) = 9.8 − 8.4 − 1.4 = 0、つまり この物質には酸素原子がありません。
5. 最も単純で真実な公式を探します。
C: H = 0.7: 1.4 = 1: 2。最も単純な式は CH 2 です。
6. 窒素に対するガスの相対密度によって真のモル質量を求めます (窒素は 2 原子の N2 分子で構成されており、そのモル質量は 28 g/mol であることを忘れないでください)。
Mソース = D(N 2) M(N 2) = 2 28 = 56 g/mol。
本当の式は CH 2 で、そのモル質量は 14. 56 / 14 = 4 です。 本当の式は: (CH 2) 4 = C 4 H 8 です。
答え：C 4 H 8.
例4.
２５．５ｇの飽和一塩基酸が過剰の重炭酸ナトリウム溶液と反応すると、５．６リットル（ｎ．ｓ．）のガスが放出された。 酸の分子式を決定します。
解決：
1. C n H 2n+1 COOH + NaHCO 3 → C n H 2n+1 COONa + H 2 O + CO 2
2. 物質 CO 2 の量を求める
n(CO 2) = V/Vm = 5.6 l: 22.4 l/mol = 0.25 mol
3. n(CO 2) = n(酸) = 0.25 mol (式から、この比率が 1:1 であることがわかります)
この場合、酸のモル質量は次のようになります。
M(k-ty) = m/n = 25.5g: 0.25 mol = 102g/mol
4. M(k-ty) = 12n+2n+1+12+16+16 (一般式より、M = Ar(C)*n + Ar(H)*n + Ar(O)*n = 12 * n + 1*(2n+1)+ 12+16+16+1)
M(k-ty) = 12n +2n +46 = 102; n = 4; 酸の式は C 4 H 9 COOH です。
自己解決型 C5 のタスク:
1. 一塩基性アミノ酸の酸素の質量分率は 42.67% です。 酸の分子式を決定します。
2. 第三級アミンの燃焼により二酸化炭素 0.896 l (n.s.)、水 0.99 g、窒素 0.112 l (n.s.) が生成されることがわかっている場合は、その分子式を確立します。
3. 2 リットルの炭化水素ガスを完全に燃焼させるには、13 リットルの酸素が必要で、8 リットルの二酸化炭素が生成されます。 炭化水素の分子式を求めます。
4. 3 リットルの炭化水素ガスを燃焼すると、6 リットルの二酸化炭素と一定量の水が得られます。 完全燃焼には 10.5 リットルの酸素が必要であることがわかっている場合、炭化水素の分子式を決定します。
5. アルカンのジクロロ誘導体には、重量で 5.31% の水素が含まれています。 ジクロロアルカンの分子式を決定します。 考えられる異性体の 1 つの構造式を示し、それに名前を付けます
6. 酸素を含まないガス状有機物質の燃焼中に、4.48 リットルの二酸化炭素 (no.)、3.6 g の水、および 2 g のフッ化水素が放出されました。 化合物の分子式を決定します。
課題 1 ～ 8、12 ～ 16、20、21、27 ～ 29 のそれぞれに正解すると、1 ポイントが与えられます。
一連の数字が正しく示されていれば、タスク 9 ～ 11、17 ～ 19、22 ～ 26 は正しく完了したとみなされます。 タスク 9 ～ 11、17 ～ 19、22 ～ 26 で完全に正解すると、2 ポイントが与えられます。 1 つの間違いがあった場合 - 1 ポイント。 不正解（複数の間違い）または欠如の場合 – 0 ポイント。
割り当てに関する理論:
| あ | B | で |
| 4 | 1 | 3 |
非塩形成酸化物には、酸化状態 +1、+2 の非金属酸化物 (CO、NO、N 2 O、SiO) が含まれます。 CO は塩を形成しない酸化物です。
Mg(OH) 2 が塩基です- 金属原子と 1 つ以上のヒドロキシル基 (-OH) からなる複合物質。 塩基の一般式は M(OH) y です。ここで、y は金属 M の酸化状態 (通常は +1 および +2) に等しいヒドロキソ基の数です。 塩基は水溶性（アルカリ）と不溶性に分けられます。
酸分子の水素原子が金属原子で完全に置換された生成物、または塩基分子のヒドロキソ基が酸性残基で完全に置換された生成物は、次のように呼ばれます。 中程度の塩- NH 4 NO 3 は、このクラスの物質の顕著な例です。 
物質の式とその物質が属するクラス/グループとの対応を確立します。文字で示される各位置について、数字で示される対応する位置を選択します。
| あ | B | で |
| 4 | 2 | 1 |
物質の式を書いてみましょう。
酸化ストロンチウム - SrO -になるだろう 塩基性酸化物酸と反応するため。
酸化物の種類 
周期表の酸化物 ヨウ化バリウム - BaI 2 - 中塩、すべての水素原子が金属に置き換えられ、すべてのヒドロキシ基が酸性残基に置き換えられるからです。
リン酸二水素カリウム - KH 2 PO 4 - 酸性塩、なぜなら 酸の水素原子は部分的に金属原子に置き換えられます。 それらは、塩基を過剰の酸で中和することによって得られます。 正しく名前を付けるには 酸っぱい塩、たとえば、KHCO 3 は重炭酸カリウム、KH 2 PO 4 はオルトリン酸二水素カリウムです。 。 酸性塩は 2 つ以上の塩基性酸しか形成できないことに注意してください。
物質の式とその物質が属するクラス/グループとの対応を確立します。文字で示される各位置について、数字で示される対応する位置を選択します。
| あ | B | で |
| 1 | 3 | 1 |
SO 3 と P 2 O 3 は塩基と反応し、酸化状態が +5 以上の非金属酸化物であるため、酸性酸化物です。
Na 2 O は酸化状態 +1 の金属酸化物であるため、典型的な塩基性酸化物です。 酸と反応します。
物質の式とその物質が属するクラス/グループとの対応を確立します。文字で示される各位置について、数字で示される対応する位置を選択します。
| あ | B | で |
| 4 | 1 | 2 |
Fe 2 O 3 - 両性酸化物、塩基と酸の両方と反応するため、さらに、酸化状態が+3の金属酸化物であり、これは両性であることも示しています。
Na 2 - 錯塩、酸性残基の代わりに、2-アニオンが表示されます。
HNO 3 - 酸-(酸水酸化物)は、金属原子と酸性残基で置換できる水素原子からなる複合物質です。 酸の一般式: H x Ac、ここで、Ac は酸性残基 (英語の「酸」-酸に由来)、x は酸性残基のイオンの電荷に等しい水素原子の数です。
問題番号 35 (C5) を解決するための一般的なアルゴリズムについて説明しました。 具体的な例を見て、自分で解決できる問題をいくつか挙げてみましょう。
例 2。 5.4 g のアルキンを完全に水素化するには、4.48 リットルの水素が必要です (n.s.)。このアルキンの分子式を求めます。
解決。 私たちは大綱に従って行動していきます。 未知のアルキンの分子に n 個の炭素原子が含まれているとします。 同族列の一般式 C n H 2n-2。 アルキンの水素化は次の方程式に従って進行します。
C n H 2n-2 + 2H 2 = C n H 2n+2。
反応した水素の量は、n = V/Vm の式で求められます。 この場合、n = 4.48/22.4 = 0.2 molとなります。
この方程式は、1 モルのアルキンが 2 モルの水素を追加することを示しています (問題文で話していることを思い出してください) 完了水素化）、したがって、n(C n H 2n-2) = 0.1 mol。
アルキンの質量と量に基づいて、そのモル質量を求めます: M(C n H 2n-2) = m(質量)/n(量) = 5.4/0.1 = 54 (g/mol)。
アルキンの相対分子量は、炭素の原子量 n と水素の原子量 2n-2 の合計です。 次の方程式が得られます。
12n + 2n - 2 = 54。
線形方程式を解くと、n = 4 が得られます。アルキンの式: C 4 H 6。
答え：C 4 H 6 。
1 つの重要な点に注目していただきたいのですが、分子式 C 4 H 6 は、2 つのアルキン (ブチン-1 とブチン-2) を含むいくつかの異性体に対応しています。 これらの問題に基づいて、研究対象の物質の構造式を明確に確立することはできません。 ただし、この場合、これは必要ありません。
例 3。 112 リットル (n.a.) の未知のシクロアルカンが過剰酸素中で燃焼すると、336 リットルの CO 2 が生成されます。 シクロアルカンの構造式を確立します。
解決。 同族シクロアルカンの一般式: C n H 2n。 シクロアルカンが完全に燃焼すると、他の炭化水素の燃焼と同様に、二酸化炭素と水が生成されます。
C n H 2n + 1.5n O 2 = n CO 2 + n H 2 O。
注意してください: この場合の反応方程式の係数は n に依存します。
反応中に、336/22.4 = 15 モルの二酸化炭素が生成されました。 112/22.4 = 5 モルの炭化水素が反応に入りました。
さらなる推論は明らかです。5 モルのシクロアルカンごとに 15 モルの CO 2 が生成される場合、5 分子の炭化水素ごとに 15 分子の二酸化炭素が生成されます。つまり、1 つのシクロアルカン分子は 3 つの CO 2 分子を生成します。 一酸化炭素 (IV) の各分子には 1 つの炭素原子が含まれるため、1 つのシクロアルカン分子には 3 つの炭素原子が含まれると結論付けることができます。
結論: n = 3、シクロアルカンの式 - C 3 H 6。
ご覧のとおり、この問題の解決策は一般的なアルゴリズムに「適合」しません。 ここでは化合物のモル質量を調べたり、方程式を作成したりしませんでした。 正式な基準によれば、この例題は標準問題 C5 とは似ていません。 しかし、アルゴリズムを暗記するのではなく、実行されるアクションの意味を理解することが重要であることは、上ですでに強調しました。 意味を理解すれば、あなた自身が統一国家試験での全体的なスキームを変更し、最も合理的な解決策を選択できるようになります。
この例にはもう 1 つ「奇妙な点」があります。それは、化合物の分子だけでなく構造式も見つける必要があるということです。 前のタスクではこれを行うことができませんでしたが、この例ではそうしてください。 実際のところ、式 C 3 H 6 は 1 つの異性体、シクロプロパンのみに対応します。
答え：シクロプロパン。
例 4。 １１６ｇの飽和アルデヒドを酸化銀のアンモニア溶液とともに長時間加熱した。 この反応により、４３２ｇの金属銀が生成した。 アルデヒドの分子式を決定します。
解決。 同族の飽和アルデヒドの一般式は、C n H 2n+1 COH です。 アルデヒドは、特に酸化銀のアンモニア溶液の作用下で容易にカルボン酸に酸化されます。
C n H 2n+1 COH + Ag 2 O = C n H 2n+1 COOH + 2 Ag。
注記。 実際には、反応はより複雑な方程式で表されます。 Ag 2 O をアンモニア水溶液に添加すると、錯体化合物 OH、つまりジアンミン水酸化銀が形成されます。 酸化剤として作用するのはこの化合物です。 反応中に、カルボン酸のアンモニウム塩が形成されます。
C n H 2n+1 COH + 2OH = C n H 2n+1 COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O。
もう一つ重要なポイント！ ホルムアルデヒド (HCOH) の酸化は、与えられた式では記述されません。 HCOH が酸化銀のアンモニア溶液と反応すると、アルデヒド 1 モルあたり 4 モルの Ag が放出されます。
НCOH + 2Ag2O = CO2 + H2O + 4Ag。
カルボニル化合物の酸化に関する問題を解くときは注意してください。
例に戻りましょう。 放出された銀の質量に基づいて、この金属の量を求めることができます: n(Ag) = m/M = 432/108 = 4 (mol)。 式によれば、アルデヒド 1 モルあたり 2 モルの銀が生成されるため、n(アルデヒド) = 0.5n(Ag) = 0.5*4 = 2 モルとなります。
アルデヒドのモル質量 = 116/2 = 58 g/mol。 次のステップを自分で実行してみてください。方程式を作成し、それを解き、結論を引き出す必要があります。
答え：C 2 H 5 COH。
例5。 3.1 g の特定の第一級アミンが十分な量の HBr と反応すると、11.2 g の塩が形成されます。 アミンの式を決定します。
解決。 第一級アミン (C n H 2n + 1 NH 2) は、酸と相互作用するとアルキルアンモニウム塩を形成します。
С n H 2n+1 NH 2 + HBr = [С n H 2n+1 NH 3 ] + Br - 。
残念ながら、形成されたアミンと塩の質量に基づいて、それらの量を見つけることはできません（モル質量が不明であるため）。 別の道を行きましょう。 質量保存則を思い出してください: m(アミン) + m(HBr) = m(塩)、したがって、m(HBr) = m(塩) - m(アミン) = 11.2 - 3.1 = 8.1 となります。
C 5 を解くときによく使用されるこのテクニックに注目してください。試薬の質量が問題文で明示的に指定されていない場合でも、他の化合物の質量からそれを求めることができます。
したがって、標準アルゴリズムの軌道に戻りました。 臭化水素の質量に基づいて、n(HBr) = n(アミン)、M(アミン) = 31 g/mol の量が求められます。
答え：CH 3 NH 2 。
例6。 一定量のアルケン X が過剰の塩素と反応すると 11.3 g の二塩化物が生成し、過剰の臭素と反応すると 20.2 g の二臭化物が生成します。 X の分子式を決定します。
解決。 アルケンは塩素と臭素を付加してジハロゲン誘導体を形成します。
C n H 2n + Cl 2 = C n H 2n Cl 2、
C n H 2n + Br 2 = C n H 2n Br 2。
この問題では、二塩化物や二臭化物の量 (それらのモル質量は不明) や塩素や臭素の量 (それらの質量は不明) を求めようとしても無意味です。
私たちは非標準的な手法を 1 つ使用しています。 C n H 2n Cl 2 のモル質量は 12n + 2n + 71 = 14n + 71. M(C n H 2n Br 2) = 14n + 160。
ジハロゲン化物の質量も既知です。 得られた物質の量は、n(C n H 2n Cl 2) = m/M = 11.3/(14n + 71) で求められます。 n(C n H 2n Br 2) = 20.2/(14n + 160)。
慣例により、二塩化物の量は二臭化物の量と同じです。 この事実により、11.3/(14n + 71) = 20.2/(14n + 160) という式を立てることができます。
この方程式には一意の解があります: n = 3。
答え：C3H6
最後の部分では、さまざまな難易度の C5 タイプの問題を厳選して提供します。 自分で問題を解いてみてください。化学の統一国家試験を受ける前の素晴らしいトレーニングになります。
化学の問題を解決する方法
問題を解決するときは、いくつかの簡単なルールに従う必要があります。
- タスクの条件を注意深く読んでください。
- 与えられたものを書き留めてください。
- 必要に応じて、物理量の単位を SI 単位に変換します (リットルなど、一部の非システム単位も許可されます)。
- 必要に応じて反応式を書き留め、係数を整理します。
- 割合を計算する方法ではなく、物質の量の概念を使用して問題を解決します。
- 答えを書き留めてください。
化学の準備をうまく進めるには、テキストに記載されている問題の解決策を慎重に検討し、十分な数の問題を自分で解く必要があります。 問題を解決する過程で、化学コースの基本的な理論原理が強化されます。 化学の勉強と試験の準備の間、ずっと問題を解く必要があります。
このページの問題を使用することも、標準的な問題と複雑な問題の解決策を含む優れた問題と演習のコレクションをダウンロードすることもできます (M. I. Lebedeva、I. A. Ankudimova): ダウンロード。
モル、モル質量
モル質量は、物質の量に対する物質の質量の比率です。
M(x) = m(x)/ν(x)、(1)
ここで、M(x) は物質 X のモル質量、m(x) は物質 X の質量、ν(x) は物質 X の量です。モル質量の SI 単位は kg/mol ですが、単位 g通常は /mol が使用されます。 質量の単位 – g、kg。 物質の量を表すSI単位はモルです。
どれでも 化学の問題が解決しました物質の量によって。 基本的な公式を覚えておく必要があります。
ν(x) = m(x)/ M(x) = V(x)/V m = N/NA 、(2)
ここで、V(x) は物質 X(l) の体積、V m はガスのモル体積 (l/mol)、N は粒子の数、NA はアボガドロ定数です。
1. 質量を決定するヨウ化ナトリウム NaI 物質量 0.6 mol
与えられた：ν（ＮａＩ）＝０．６モル。
探す: m(NaI) =?
解決。 ヨウ化ナトリウムのモル質量は次のとおりです。
M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 g/mol
NaI の質量を決定します。
m(NaI) = ν(NaI) M(NaI) = 0.6 150 = 90 g。
2. 物質の量を決定する重量40.4gの四ホウ酸ナトリウムNa 2 B 4 O 7 に含まれる原子状ホウ素。
与えられた：ｍ（Ｎａ ２ Ｂ ４ Ｏ ７ ）＝４０．４ｇ。
探す:ν(B)=?
解決。 四ホウ酸ナトリウムのモル質量は 202 g/mol です。 物質 Na 2 B 4 O 7 の量を決定します。
ν(Na 2 B 4 O 7) = m(Na 2 B 4 O 7)/M(Na 2 B 4 O 7) = 40.4/202 = 0.2 mol.
1 モルの四ホウ酸ナトリウム分子には 2 モルのナトリウム原子、4 モルのホウ素原子、7 モルの酸素原子が含まれていることを思い出してください (四ホウ酸ナトリウムの式を参照)。 この場合、原子状ホウ素物質の量は、ν(B) = 4 ν (Na 2 B 4 O 7) = 4 0.2 = 0.8 mol に等しくなります。
化学式を使った計算。 質量分率。
物質の質量分率は、システム全体の質量に対する、システム内の特定の物質の質量の比率です。 ω(X) =m(X)/m、ここで、ω(X) は物質 X の質量分率、m(X) は物質 X の質量、m は系全体の質量です。 質量分率は無次元量です。 単位の分数またはパーセンテージで表されます。 たとえば、原子状酸素の質量分率は 0.42、つまり 42% です。 ω(O)=0.42。 塩化ナトリウム中の原子状塩素の質量分率は 0.607、つまり 60.7% です。 ω(Cl)=0.607。
3. 質量分率を決定する塩化バリウム二水和物 BaCl 2 2H 2 O 中の結晶水。
解決: BaCl 2 2H 2 O のモル質量は次のとおりです。
M(BaCl 2 2H 2 O) = 137+ 2 35.5 + 2 18 = 244 g/mol
式 BaCl 2 2H 2 O から、1 mol の塩化バリウム二水和物には 2 mol の H 2 O が含まれることがわかります。これから、BaCl 2 2H 2 O に含まれる水の質量を決定できます。
m(H 2 O) = 2 18 = 36 g。
塩化バリウム二水和物 BaCl 2 2H 2 O 中の結晶水の質量分率を求めます。
ω(H 2 O) = m(H 2 O)/m(BaCl 2 2H 2 O) = 36/244 = 0.1475 = 14.75%。
4. 鉱物アルゼンタイト Ag 2 S を含む重さ 25 g の岩石サンプルから、重さ 5.4 g の銀が単離されました。 質量分率を決定するサンプル中のアルゼンタイト。
与えられた：ｍ（Ａｇ）＝５．４ｇ； m = 25g。
探す: ω(Ag 2 S) =?
解決: アルゼンタイトに含まれる銀物質の量を決定します: ν(Ag) =m(Ag)/M(Ag) = 5.4/108 = 0.05 mol。
式 Ag 2 S から、アルゼンタイト物質の量は銀物質の量の半分であることがわかります。 アルゼンタイト物質の量を決定します。
ν(Ag 2 S)= 0.5 ν(Ag) = 0.5 0.05 = 0.025 モル
アルゼンタイトの質量を計算します。
m(Ag 2 S) = ν(Ag 2 S) М(Ag 2 S) = 0.025 248 = 6.2 g。
ここで、重さ 25 g の岩石サンプル中のアルゼンタイトの質量分率を測定します。
ω(Ag 2 S) = m(Ag 2 S)/m = 6.2/25 = 0.248 = 24.8%。
複合式の導出
5. 化合物の最も単純な式を決定するこの物質の元素の質量分率がそれぞれ 24.7、34.8、および 40.5% である場合、カリウムとマンガンおよび酸素。
与えられた: ω(K) =24.7%; ω(Mn) =34.8%; ω(O) =40.5%。
探す：化合物の式。
解決: 計算では、100 g に等しい化合物の質量を選択します。 m=100 g カリウム、マンガン、酸素の質量は次のようになります。
m (K) = m ω(K); m (K) = 100 0.247 = 24.7 g;
m (Mn) = m ω(Mn); ｍ（Ｍｎ）＝１００ ０．３４８＝３４．８ｇ；
m(O) = m ω(O); m(O) = 100 0.405 = 40.5 g。
原子状物質のカリウム、マンガン、酸素の量を測定します。
ν(K)= m(K)/ M(K) = 24.7/39= 0.63 モル
ν(Mn)= m(Mn)/ М(Mn) = 34.8/ 55 = 0.63 モル
ν(O)= m(O)/ M(O) = 40.5/16 = 2.5 モル
物質の量の比率を求めます。
ν(K) : ν(Mn) : ν(O) = 0.63: 0.63: 2.5。
等式の右辺を小さい数 (0.63) で割ると、次のようになります。
ν(K) : ν(Mn) : ν(O) = 1:1:4
したがって、この化合物の最も単純な式は KMnO 4 です。
6. 1.3 g の物質が燃焼すると、4.4 g の一酸化炭素 (IV) と 0.9 g の水が生成されました。 分子式を見つける水素密度が 39 の物質。
与えられた: m(in-va) = 1.3 g; m(CO 2 )=4.4g; m(H 2 O) = 0.9 g; Ｄ Ｈ２ ＝３９。
探す: 物質の式。
解決: 探している物質に炭素、水素、酸素が含まれていると仮定します。 燃焼中に CO 2 と H 2 O が生成され、原子状炭素、水素、酸素物質の量を求めるためには、CO 2 と H 2 O 物質の量を求める必要があります。
ν（ＣＯ ２ ）＝ｍ（ＣＯ ２ ）／Ｍ（ＣＯ ２ ）＝４．４／４４＝０．１モル；
ν(H 2 O) = m(H 2 O)/M(H 2 O) = 0.9/18 = 0.05 mol.
原子状炭素と水素物質の量を決定します。
ν(C)= ν(CO2); ν(C)=0.1モル;
ν(H)= 2 ν(H 2 O); ν(H) = 2 0.05 = 0.1 モル
したがって、炭素と水素の質量は等しくなります。
m(C) = ν(C) M(C) = 0.1 12 = 1.2 g;
m(N) = ν(N) M(N) = 0.1 1 =0.1 g。
物質の定性的組成を決定します。
m(in-va) = m(C) + m(H) = 1.2 + 0.1 = 1.3 g。
したがって、物質は炭素と水素のみで構成されます (問題文を参照)。 与えられた条件に基づいて分子量を決定してみましょう タスク物質の水素密度。
M(v-va) = 2 D H2 = 2 39 = 78 g/mol。
ν(С) : ν(Н) = 0.1: 0.1
等式の右辺を数値 0.1 で割ると、次のようになります。
ν(С) : ν(Н) = 1:1
炭素 (または水素) 原子の数を「x」として、「x」に炭素と水素の原子量を掛けて、この合計を物質の分子量に換算して、次の方程式を解きます。
12x + x = 78。したがって、x = 6。したがって、この物質の式は C 6 H 6 - ベンゼンです。
気体のモル体積。 理想気体の法則。 体積分率.
ガスのモル体積は、ガスの体積とこのガスの物質の量の比に等しい。
V m = V(X)/ν(x)、
ここで、V m はガスのモル体積であり、所定の条件下での任意のガスの一定値です。 V(X) – 気体 X の体積; ν(x) は気体物質 X の量です。通常の状態（常圧 pH = 101,325 Pa ≈ 101.3 kPa、温度 Tn = 273.15 K ≈ 273 K）での気体のモル体積は、V m = 22.4 l /mol です。
気体を含む計算では、多くの場合、これらの条件から通常の条件に切り替える、またはその逆に切り替える必要があります。 この場合、ボイル・マリオットとゲイ・リュサックの結合気体法則から次の式を使用すると便利です。
──── = ─── (3)
ここで、p は圧力です。 V – ボリューム。 T - ケルビンスケールでの温度。 インデックス「n」は通常の状態を示します。
混合ガスの組成は、多くの場合、体積分率、つまりシステムの総体積に対する特定の成分の体積の比率、つまり
ここで、φ(X) は成分 X の体積分率です。 V(X) – コンポーネント X の体積。 V はシステムのボリュームです。 体積分率は無次元の量であり、単位の分数またはパーセンテージで表されます。
7.どれ 音量温度20℃、圧力250kPaで51gのアンモニアを吸収しますか？
与えられた：ｍ（ＮＨ ３ ）＝５１ｇ； p=250kPa; t=20℃。
探す: V(NH 3) =?
解決: アンモニア物質の量を決定します:
ν(NH 3) = m(NH 3)/M(NH 3) = 51/17 = 3 mol.
通常の状態でのアンモニアの体積は次のとおりです。
V(NH 3) = V m ν(NH 3) = 22.4 3 = 67.2 l。
式 (3) を使用して、アンモニアの体積を次の条件まで減らします [温度 T = (273 +20) K = 293 K]。
p n TV n (NH 3) 101.3 293 67.2
V(NH 3) =──── = ───── = 29.2リットル。
8. 定義する 音量通常の状態では、重さ 1.4 g の水素と重さ 5.6 g の窒素を含む混合ガスが存在します。
与えられた：ｍ（Ｎ ２ ）＝５．６ｇ； m(H2)=1.4; 良い。
探す: V(混合物)=?
解決: 水素と窒素物質の量を求める:
ν(N 2) = m(N 2)/M(N 2) = 5.6/28 = 0.2 モル
ν(H 2) = m(H 2)/M(H 2) = 1.4/ 2 = 0.7 モル
通常の状態では、これらのガスは互いに相互作用しないため、混合ガスの体積は各ガスの体積の合計に等しくなります。
V(混合物)=V(N 2) + V(H 2)=V m ν(N 2) + V m ν(H 2) = 22.4 0.2 + 22.4 0.7 = 20.16 l。
化学方程式を使用した計算
化学方程式を用いた計算（化学量論計算）は、物質の質量保存則に基づいています。 しかし、実際の化学プロセスでは、不完全な反応や物質のさまざまな損失により、得られる生成物の質量は、物質の質量保存の法則に従って形成されるべき質量よりも小さくなることがよくあります。 反応生成物の収率 (または収率の質量分率) は、実際に得られた生成物の質量とその質量の比率で表され、理論的計算に従って計算される必要があります。
η = /m(X) (4)
ここで、ηは生成物の収率、%です。 m p (X) は、実際のプロセスで得られる製品 X の質量です。 m(X) – 物質 X の計算された質量。
製品収量が指定されていないタスクでは、それが定量的 (理論的) であると想定されます。 η=100%。
9. どのくらいの量のリンを燃やす必要があるか 受け取る酸化リン(V)の重さは7.1g?
与えられた：ｍ（Ｐ ２ Ｏ ５ ）＝７．１ｇ。
探す: m(P) =?
解決: リンの燃焼反応の方程式を書き、化学量論係数を整理します。
4P+5O2=2P2O5
反応を生じた物質 P 2 O 5 の量を測定します。
ν(P 2 O 5) = m(P 2 O 5)/M(P 2 O 5) = 7.1/142 = 0.05 モル。
反応方程式から、ν(P 2 O 5) = 2 ν(P) となるため、反応に必要なリンの量は次のようになります。
ν(P 2 O 5)= 2 ν(P) = 2 0.05= 0.1 mol.
ここからリンの質量を求めます。
m(P) = ν(P) M(P) = 0.1 31 = 3.1 g。
１０．６ｇのマグネシウムと６．５ｇの亜鉛を過剰の塩酸に溶解した。 何巻水素、標準条件下で測定、 目立つでしょう同時に？
与えられた：ｍ（Ｍｇ）＝６ｇ； m(Zn)=6.5g; 良い。
探す: V(H 2) =?
解決: マグネシウムと亜鉛と塩酸の相互作用の反応方程式を書き留め、化学量論係数を整理します。
Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2
Mg + 2 HCl = MgCl 2 + H 2
塩酸と反応したマグネシウムと亜鉛の量を測定します。
ν(Mg) = m(Mg)/М(Mg) = 6/24 = 0.25 モル
ν(Zn) = m(Zn)/М(Zn) = 6.5/65 = 0.1 mol.
反応式から、金属物質と水素物質の量は等しいことがわかります。 ν(Mg) = ν(H 2); ν(Zn) = ν(H 2) として、2 つの反応から生じる水素の量を決定します。
ν(H 2 ) = ν(Mg) + ν(Zn) = 0.25 + 0.1 = 0.35 モル
反応の結果として放出される水素の量を計算します。
V(H 2) = V m ν(H 2) = 22.4 0.35 = 7.84 l。
１１．２．８リットルの硫化水素（標準条件）を過剰の硫酸銅（ＩＩ）溶液に通すと、１１．４ｇの重さの沈殿物が形成された。 出口を決める反応生成物。
与えられた：Ｖ（Ｈ ２ Ｓ）＝２．８リットル； m(沈殿物)= 11.4 g; 良い。
探す: η =?
解決: 硫化水素と硫酸銅(II)の反応式を書きます。
H 2 S + CuSO 4 = CuS ↓+ H 2 SO 4
反応に関与する硫化水素の量を測定します。
ν(H 2 S) = V(H 2 S) / V m = 2.8/22.4 = 0.125 mol.
反応式から、ν(H 2 S) = ν(СuS) = 0.125 mol となります。 これは、CuS の理論上の質量を見つけることができることを意味します。
m(СuS) = ν(СuS) М(СuS) = 0.125 96 = 12 g。
ここで、式 (4) を使用して生成物の収率を決定します。
η = /m(X)= 11.4 100/ 12 = 95%。
12.どっち 重さ塩化アンモニウムは、7.3 gの塩化水素と5.1 gのアンモニアの相互作用によって形成されます。 どのガスが過剰に残るでしょうか? 過剰分の質量を決定します。
与えられた：ｍ（ＨＣｌ）＝７．３ｇ； ｍ（ＮＨ ３ ）＝５．１ｇ。
探す: m(NH 4 Cl) =? m(過剰) =?
解決: 反応式を書きます。
HCl + NH 3 = NH 4 Cl
この課題は「過剰」と「不足」についてです。 塩化水素とアンモニアの量を計算し、どちらのガスが過剰であるかを判断します。
ν(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 7.3/36.5 = 0.2 モル;
ν（ＮＨ ３ ）＝ｍ（ＮＨ ３ ）／Ｍ（ＮＨ ３ ）＝５．１／１７＝０．３モル。
アンモニアが過剰なので、不足分に基づいて計算します。 塩化水素の場合。 反応式から、ν(HCl) = ν(NH 4 Cl) = 0.2 mol となります。 塩化アンモニウムの質量を測定します。
m(NH 4 Cl) = ν(NH 4 Cl) М(NH 4 Cl) = 0.2 53.5 = 10.7 g。
アンモニアが過剰であることが分かりました（物質量に換算すると0.1モル過剰）。 過剰なアンモニアの質量を計算してみましょう。
m(NH 3) = ν(NH 3) M(NH 3) = 0.1 17 = 1.7 g。
１３．２０ｇの工業用炭化カルシウムを過剰の水で処理してアセチレンを得、これを過剰の臭素水に通すと、８６．５ｇの１，１，２，２－テトラブロモエタンが生成した。 質量分率テクニカルカーバイドのCaC 2。
与えられた：ｍ＝２０ｇ； m(C 2 H 2 Br 4) = 86.5 g。
探す: ω(CaC 2) =?
解決: 炭化カルシウムと水、およびアセチレンと臭素水の相互作用の方程式を書き留め、化学量論係数を整理します。
CaC 2 +2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2
C 2 H 2 +2 Br 2 = C 2 H 2 Br 4
テトラブロモエタンの量を求めます。
ν(C 2 H 2 Br 4) = m(C 2 H 2 Br 4)/M(C 2 H 2 Br 4) = 86.5/346 = 0.25 モル。
反応方程式から、ν(C 2 H 2 Br 4) = ν(C 2 H 2) = ν(CaC 2) = 0.25 mol となります。 ここから、純粋な炭化カルシウム（不純物を含まない）の質量がわかります。
m(CaC 2) = ν(CaC 2) M(CaC 2) = 0.25 64 = 16 g。
テクニカルカーバイド中のCaC 2 の質量分率を決定します。
ω(CaC 2) =m(CaC 2)/m = 16/20 = 0.8 = 80%。
解決策。 溶液成分の質量分率
14. 1.8 g の硫黄を 170 ml の量のベンゼンに溶解しました。ベンゼンの密度は 0.88 g/ml です。 定義する 質量分率溶液中の硫黄。
与えられた：Ｖ（Ｃ ６ Ｈ ６ ）＝１７０ｍｌ； m(S) = 1.8 g; ρ(C 6 C 6) = 0.88 g/ml。
探す: ω(S) =?
解決: 溶液中の硫黄の質量分率を求めるには、溶液の質量を計算する必要があります。 ベンゼンの質量を求めます。
m(C 6 C 6) = ρ(C 6 C 6) V(C 6 H 6) = 0.88 170 = 149.6 g。
溶液の総質量を求めます。
m(溶液) = m(C 6 C 6) + m(S) = 149.6 + 1.8 = 151.4 g。
硫黄の質量分率を計算してみましょう。
ω(S) =m(S)/m=1.8 /151.4 = 0.0119 = 1.19%。
１５．３．５ｇの硫酸鉄ＦｅＳＯ ４ ７Ｈ ２ Ｏを４０ｇの水に溶解した。 硫酸鉄(II)の質量分率得られたソリューションで。
与えられた：ｍ（Ｈ ２ Ｏ）＝４０ｇ； m(FeSO 4 7H 2 O) = 3.5 g。
探す: ω(FeSO 4) =?
解決: FeSO 4 7H 2 O に含まれる FeSO 4 の質量を求めます。これを行うには、FeSO 4 7H 2 O という物質の量を計算します。
ν(FeSO 4 7H 2 O)=m(FeSO 4 7H 2 O)/M(FeSO 4 7H 2 O)=3.5/278=0.0125 mol
硫酸鉄の式から、ν(FeSO 4) = ν(FeSO 4 7H 2 O) = 0.0125 mol となります。 FeSO 4 の質量を計算してみましょう。
m(FeSO 4) = ν(FeSO 4) M(FeSO 4) = 0.0125 152 = 1.91 g。
溶液の質量が硫酸鉄の質量（3.5 g）と水の質量（40 g）から成ることを考慮して、溶液中の硫酸第一鉄の質量分率を計算します。
ω(FeSO 4) =m(FeSO 4)/m=1.91 /43.5 = 0.044 =4.4%。
自主的に解決すべき問題
- ヘキサン中のヨウ化メチル 50 g を金属ナトリウムにさらすと、通常の条件下で測定すると 1.12 リットルのガスが発生しました。 溶液中のヨウ化メチルの質量分率を決定します。 答え: 28,4%.
- 一部のアルコールは酸化されてモノカルボン酸を形成しました。 この酸１３．２ｇを燃焼させると二酸化炭素が得られ、これを完全に中和するには質量分率２８％のＫＯＨ溶液１９２ｍｌが必要であった。 ＫＯＨ溶液の密度は１．２５ｇ／ｍｌである。 アルコールの化学式を決定します。 答え：ブタノール。
- 銅９．５２ｇを密度１．４５ｇ／ｍｌの８１％硝酸溶液５０ｍｌと反応させて得たガスを、密度１．２２ｇ／ｍｌの２０％ＮａＯＨ溶液１５０ｍｌに通した。 溶解物質の質量分率を決定します。 答え：12.5％NaOH； 6.48% NaNO 3 ; 5.26% NaNO2。
- 10 g のニトログリセリンの爆発中に放出されるガスの体積を測定します。 答え：7.15リットル。
- 重量 4.3 g の有機物のサンプルを酸素中で燃焼させました。 反応生成物は、体積 6.72 リットル (通常の状態) の一酸化炭素 (IV) と質量 6.3 g の水です。水素に対する出発物質の蒸気密度は 43 です。物質の式を決定します。 答え：C6H14。
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