1. Суть анализа органических соединений

Суть ана­ли­за ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний ос­но­ва­на на общем свой­стве: все ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния горят и, сго­рая, об­ра­зу­ют уг­ле­кис­лый газ, воду и неко­то­рые дру­гие про­дук­ты.

Рис. 1. При­бор для ор­га­ни­че­ско­го ана­ли­за

Суть ана­ли­за про­ста: надо взять из­вест­ную массу ор­га­ни­че­ско­го со­еди­не­ния, сжечь его и опре­де­лить, сколь­ко по­лу­чи­лось про­дук­тов сго­ра­ния. Затем пе­рей­ти к ре­ше­нию за­да­чи на вывод фор­му­лы ор­га­ни­че­ско­го со­еди­не­ния. При­бор для ор­га­ни­че­ско­го ана­ли­за со­сто­ит из устрой­ства для сжи­га­ния в воз­ду­хе обо­га­щен­ным кис­ло­ро­дом и си­сте­мы ло­ву­шек для по­гло­ще­ния ос­нов­ных про­дук­тов сго­ра­ния. Со­вре­мен­ные при­бо­ры дей­ству­ют на том же самом прин­ци­пе, хотя их чув­стви­тель­ность и ско­рость несрав­ни­мы с при­бо­ра­ми Дюма и Ли­би­ха. При­бо­ры, вы­пус­ка­е­мые сей­час, поз­во­ля­ют взять для ана­ли­за бук­валь­но де­ся­тые доли ми­ли­грам­ма. При этом ана­лиз вы­пол­ня­ет­ся очень быст­ро.

Рас­смот­рим при­ме­ры ре­ше­ния таких задач.

2. Задача № 1

Усло­вие за­да­чи. При сжи­га­нии в из­быт­ке кис­ло­ро­да 0,22 г про­па­на, по­лу­че­но 0,66 г уг­ле­кис­ло­го газа и 0,36 г воды. Опре­де­ли­те со­став газа.

Ре­ше­ние.

Со­глас­но дан­ным усло­вия за­да­чи, име­ет­ся толь­ко уг­ле­кис­лый газ и вода, сле­до­ва­тель­но, в ис­ход­ное ве­ще­ство могут вхо­дить уг­ле­род, во­до­род и кис­ло­род.

1. На­пи­шем урав­не­ние ре­ак­ции в общем виде:

C_xH_yO_z + O₂ → xCO₂ + y/2 H₂O

2. Опре­де­лим ко­ли­че­ства ве­ществ уг­ле­кис­ло­го газа и воды:

n = ; n(CO₂) =  = 0,015 моль.n(H₂O) =  = 0,02 моль.

3. Ис­ход­ная проба 0,22 г про­па­на дает:

m(C) = 12 г/моль 0,015 моль = 0,18 г

m(H) = 1 г/моль·0,04 моль = 0,04 г

Сумма равна 0,18 г + 0,04 г = 0,22 г, что равно ис­ход­ной массе про­па­на.

Вывод: Ис­ход­ное ве­ще­ство со­дер­жа­ло толь­ко уг­ле­род и во­до­род и не со­дер­жа­ло кис­ло­ро­да.

Со­от­но­ше­ние 0,015/0,04 = 3/8, сле­до­ва­тель­но, фор­му­ла про­па­на С₃Н₈.

Про­стей­шая фор­му­ла газа: С₃Н₈.

4. Со­от­вет­ству­ет ли про­стей­шая фор­му­ла ис­тин­ной фор­му­ле? Да, со­от­вет­ству­ет, по­то­му что уг­ле­во­до­ро­да С₆Н₁₆ не су­ще­ству­ет.

Ответ: Со­став газа С₃Н₈.

3. Задача №2

Усло­вие за­да­чи. При сжи­га­нии 0,62 г эти­лен­гли­ко­ля по­лу­че­но 0,88 г уг­ле­кис­ло­го газа и 0,54 г воды. Опре­де­ли­те со­став этого ве­ще­ства, если плот­ность его по воз­ду­ху равна 2,14.

Ре­ше­ние.

Со­глас­но дан­ным усло­вия за­да­чи, по­лу­ча­ет­ся толь­ко уг­ле­кис­лый газ и вода, сле­до­ва­тель­но, в ис­ход­ное ве­ще­ство могут вхо­дить уг­ле­род, во­до­род и кис­ло­род.

1. На­пи­шем урав­не­ние ре­ак­ции в общем виде:

C_xH_yO_z + O₂ → xCO₂ + y/2 H₂O

2. Опре­де­лим ко­ли­че­ства ве­ществ уг­ле­кис­ло­го газа и воды:

n = ; n(CO₂) =  = 0,02 моль ; n(H₂O) =  = 0,03 моль.

3. Ис­ход­ная проба дает:

 m(C) = 12 г/моль ·0,02 моль = 0,24 г

m(H) = 1 г/моль ·0,06 моль = 0,06 г

В сумме 0,24 г+ 0,06 г =0,30 г, что су­ще­ствен­но мень­ше сго­рев­шей массы эти­лен­гли­ко­ля. От­сю­да вывод, что в ис­ход­ном ве­ще­стве кроме уг­ле­ро­да и во­до­ро­да мог со­дер­жать­ся кис­ло­род.

4. Опре­де­ля­ем массу кис­ло­ро­да и ко­ли­че­ство ве­ще­ства.

m (O) = 0,62 – 0,30 = 0,32 г; n (O) =  = 0,02 моль.

5. На­хо­дим со­от­но­ше­ние ато­мов в сго­рев­шем ве­ще­стве:

С: Н: О = 0,02: 0,06: 0,02 = 1:3:1.

6. Про­стей­шая фор­му­ла имеет со­став СН₃О. М (СН₃О) = 31 г/моль.

7. Ис­поль­зуя плот­ность по воз­ду­ху из усло­вия за­да­чи, на­хо­дим мо­ляр­ную массу сго­рев­ше­го ве­ще­ства, ; М_воздух = 29 г/моль; М _{вещества} = 29 г/моль ⋅ 2,14 = 62,06 г/моль. Это со­от­вет­ству­ет удво­ен­ной его про­стей­шей фор­му­ле.

От­сю­да сле­ду­ет, что фор­му­ла эти­лен­гли­ко­ля: С₂Н₆О_2.

Ответ: Фор­му­ла эти­лен­гли­ко­ля: С₂Н₆О_2.

 Под­ве­де­ние итога урока

Вы по­лу­чи­ли общее пред­став­ле­ние о ре­ше­нии задач по теме «Ре­ше­ние задач на опре­де­ле­ние со­ста­ва ор­га­ни­че­ских ве­ществ». Вы узна­ли, что опре­де­ле­ние со­ста­ва ор­га­ни­че­ских ве­ществ про­ис­хо­дит на ос­но­ве спо­соб­но­сти всех ор­га­ни­че­ских ве­ществ го­реть. Рас­смот­ре­ли ал­го­ритм при ре­ше­нии по­доб­но­го рода задач. Ре­ши­ли две раз­но­тип­ные за­да­чи на опре­де­ле­ние со­ста­ва ор­га­ни­че­ских ве­ществ с за­пи­сью мо­ле­ку­ляр­ной фор­му­лы.