Алгоритмы для решения задач по химии

Оглавление

Алгоритм 1. Составление названия углеводородов по систематической номенклатуре. 2

Алгоритм 2. Составление изомеров и гомологов для органического вещества. 3

Алгоритм 3. Составление названия производных углеводородов по систематической номенклатуре  4

Алгоритм 4. Составление названия аминов и аминокислот по систематической номенклатуре  5

Алгоритм 5. Решение расчетных задач на вывод молекулярной формулы вещества по массовым долям элементов. 6

Алгоритм 6. Вычисление массы вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции. 8

Алгоритм 7. Решение задач на выход продукта реакции. 9

Алгоритм 8  - Расчёты по термохимическим уравнениям (ТХУ) 10

Алгоритм 1. Составление названия углеводородов по систематической номенклатуре

Задание 1. Назвать вещество по систематической номенклатуре: Решение 1. Выбрать главную цепь (наиболее длинная цепь углеродных атомов): 2. Пронумеровать атомы углерода в главной цепи с того конца, к которому ближе стоит заместитель (углеводородный радикал – ответвление главной цепи): Если присутствуют кратные связи (С=С, С=С), то нумерация цепи начинается с того края, к которому ближе кратная связь. 3. Последовательно назвать: 1) номер углеродного атома, с которым связан радикал (ответвление) 2) назвать сам радикал (СН3 – метил, С2Н5 – этил); Если радикалов несколько, то перечисляем цифры, в случае одинаковых радикалов, поставив перед названием радикала приставку -ди, -три и т.д.; Если радикалы разные, то называем сначала старший радикал (метил), а потом остальные по старшинству. 3) углеводород, которому соответствует длинная цепь: (см. гомологический ряд алканов – приложение 1) Если есть кратные связи, то меняем суффикс –ан, на -ен (в случае двойной связи), на ин (в случае тройной связи), на –диен (в случае двух двойных связей) 4. В нашем примере получаем название, которое записываем в одну строчку: 2-метилбутан

Алгоритм 2. Составление изомеров и гомологов для органического вещества

Алгоритм 2.1. Составление формул изомеров Задание. Составить формулы изомеров пентана С5Н12. Решение 1. Записать углеродные скелеты изомеров, уменьшая число атомов углерода в основной цепи, таким образом разветвляя углеродную цепь: 2. Расставить атомы водорода и представить структурные формулы в сокращенном виде: Алгоритм 2.2. Составление формул гомологов Задание. Составить формулы двух гомологов для вещества, имеющего строение: Решение 1. Составляя формулы гомологов, увеличиваем или уменьшаем число групп СН2 в основной цепи, сохраняя строение (разветвление). Приведены два низших гомолога:

Алгоритм 3. Составление названия производных углеводородов по систематической номенклатуре

Задание 1. Назвать вещество по систематической номенклатуре: СН3 – СН – СН2 – СН2 – ОН                        СН3    Решение 1. Выбрать главную цепь (наиболее длинная цепь углеродных атомов): СН3 – СН – СН2 – СН2 – ОН                        СН3    2. Пронумеровать атомы углерода в главной цепи с того конца, к которому ближе стоит функциональная группа (названия функциональных групп – смотри в приложении 2): С4Н3 – С3Н – С2Н2 – С1Н2 – ОН                        СН3    3. Последовательно назвать: 1) номер углеродного атома, с которым связан радикал (ответвление) 2) назвать сам радикал (СН3 – метил, С2Н5 – этил); Для спиртов принято устанавливать цифрой после суффикса функциональной группы – номер атома углерода, при котором расположена функциональная группа. Если радикалов несколько, то перечисляем цифры, в случае одинаковых радикалов, поставив перед названием радикала приставку -ди, -три и т.д.; Если радикалы разные, то называем сначала старший радикал (метил), а потом остальные по старшинству. 3) углеводород, которому соответствует длинная цепь: (см. гомологический ряд алканов – приложение 1) 4. В нашем примере получаем название, которое записываем в одну строчку: 3-метилбутанол-1

Алгоритм 4. Составление названия аминов и аминокислот по систематической номенклатуре

Задание 1. Назвать вещество по систематической номенклатуре: СН3 – СН – СН – СН2 – СООН                        СН3  NH3  Решение 1. Выбрать главную цепь (наиболее длинная цепь углеродных атомов): СН3 – СН – СН – СН2 – СООН                        СН3  NH3  2. Пронумеровать атомы углерода в главной цепи с того конца, к которому ближе стоит функциональная группа (если амин – то ориентируемся на аминогруппу, если кислота, то на карбоксильную группу): С5Н3 – С4Н – С3Н2 – С2Н2 – С1ООН              СН3  NH3  3. Последовательно назвать: 1) номер углеродного атома, с которым связан радикал (ответвление) 2) назвать сам радикал (СН3 – метил, С2Н5 – этил); Для спиртов принято устанавливать цифрой после суффикса функциональной группы – номер атома углерода, при котором расположена функциональная группа. Если радикалов несколько, то перечисляем цифры, в случае одинаковых радикалов, поставив перед названием радикала приставку -ди, -три и т.д.; Если радикалы разные, то называем сначала старший радикал (метил), а потом остальные по старшинству. 3) углеводород, которому соответствует длинная цепь: (см. гомологический ряд алканов – приложение 1) Если 2 карбоксильные группы, то указать суффикс – ди (диовая кислота), если 2 аминогруппы, то указать цифры аминогруппы и приставку – ди (2,3-диамин-). 4. В нашем примере получаем название, которое записываем в одну строчку: 3-амино,3-метилпентановая кислота

Алгоритм 5. Решение расчетных задач на вывод
молекулярной формулы вещества по массовым долям элементов

Задача 1. Найти молекулярную формулу вещества, содержащего 81,8% углерода и 18,2% водорода. Относительная плотность вещества по азоту равна 1,57. Решение 1. Записать условие задачи. 2. Вычислить относительную молекулярную массу Mr(CхHy) по относительной плотности: 1.      3. Найти индексы х и y по отношению : 2.      4. Записать простейшую формулу: С3Н8. Проверка: Мr(C3H8) = 44, следовательно, C3H8 – истинная формула.

Задача 2. При сжигании 5,6 л (н.у.) газообразного органического вещества было получено 16,8 л (н.у.) углекислого газа и 13,5 г воды. Масса 1 л исходного вещества при н.у. равна 1,875 г. Найти его молекулярную формулу. Решение 1. Записать условие задачи. 2. Найти молекулярную массу вещества из пропорции: 1 л газа – 1,875 г, 22,4 л – m г. Отсюда m = 42 г, M = 42 г/моль. 3. Найти количество вещества углекислого газа и углерода: (CO2) = 16,8/22,4 = 0,75 моль, (C) = 0,75 моль. 4. Найти количества веществ воды и водорода: (H2O) = 13,5/18 = 0,75 моль, (H) = 0,75•2 = 1,5 моль. 5. Найти сумму масс углерода и водорода: m(C) + m(H) = 0,75•12 +1,5•1 = 10,5 г. 6. Найти массу сожженного вещества: Следовательно, вещество содержит только углерод и водород. 7. Найти простейшую формулу углеводорода CхHy: (C) : (H) = 0,75 : 1,5 = 1 : 2, следовательно, простейшая формула – СН2. 8. Найти истинную формулу углеводорода: Mr(CH2) = 14, Mr(в-ва) : Mr(CH2) = 42 : 14 = 3, следовательно, истинная формула – С3Н6.

Алгоритм 6. Вычисление массы вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции.

Пример. Вычислите массу  оксида меди (I), если в реакцию с кислородом вступает медь массой 19,2г. Последовательность выполнения действий Оформление задачи 1. Записать условие задачи Дано: m(Cu)=19,2г Найти: m(Cu2O)=? 2. Запишем уравнение реакции и расставим коэффициенты 4 Cu  +  O2  =  2 Cu2O 3. Вычислить молярные массы веществ, о которых, идёт речь в задаче М(Cu)=64г/моль М (Cu2O) = 64*2+16=144 г\моль 4. Найдём количество вещества, масса которого дана в условии задачи 5. Над формулами веществ запишем количества веществ из условия задачи,а под формулами –стехиометрические коэффициенты, отображаемые уравнением реакции 6. Для вычисления искомого количества вещества, составим соотношение 7.      Посчитаем массу искомого вещества по формуле.  Запишем ответ m(Cu2O)= 0,15 моль * 144г\моль = 21,6 г Ответ: ν(Cu2O)=21,6 г

Алгоритм 7. Решение задач на выход продукта реакции

Алгоритмы решения задач трёх типов на выход продукта реакции:

А. Определение выхода продукта в % от теоретически возможного. 

1. Запишите уравнение химической реакции и расставьте коэффициенты.

2. Под формулами веществ напишите количество вещества согласно коэффициентам.

3. Практически полученная масса известна.

4. Определите теоретическую массу.

5. Определите выход продукта реакции (%), отнеся практическую массу к теоретической и умножив на 100%.

6. Запишите ответ.

Б. Расчет массы продукта реакции, если известен выход продукта.

1. Запишите “дано” и “найти”, запишите уравнение, расставьте коэффициенты.

2. Найдите теоретическое количество вещества для исходных веществ. n =

3. Найдите теоретическое количество вещества продукта реакции, согласно коэффициентам.

4. Вычислите теоретические массу или объем продукта реакции.

m = M _* n или V = V_m * n

5. Вычислите практические массу или объем продукта реакции (умножьте массу теоретическую или объем теоретический на долю выхода).

В. Расчет массы исходного вещества, если известны масса продукта реакции и выход продукта.

1. По известному практическому объёму или массе, найдите теоретический объём или массу (используя долю выхода продукта).

2. Найдите теоретическое количество вещества для продукта.

3. Найдите теоретическое количество вещества для исходного вещества, согласно коэффициентам.

4. С помощью теоретического количества вещества найдите массу или объем исходных веществ в реакции.

Алгоритм 8  - Расчёты по термохимическим уравнениям (ТХУ)

Задача 3. При сжигании магния массой 3г выделяется 75,15кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции горения магния. Алгоритм решения 1. Составим химическое уравнение реакции горения магния: 2Mg + O2 = 2MgO 2. Вычислим количество вещества магния: 3. Над формулами веществ надпишем ν(Mg) и 75,15 кДж, а под формулой – соотношение, отображаемое уравнением реакции 4. Решая пропорцию, находим тепловой эффект (Q = х) реакции: Ответ: термохимическое уравнение имеет вид:  2Mg + O2 = 2MgO + 1202,4кДж