Тема: Введение в органическую химию
Урок: Решение задач на определение состава органических веществ
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:
CxHyOz + 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:
CxHyOz + 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, 
; Мвоздух = 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: С2Н6О2.
Ответ: Формула этиленгликоля: С2Н6О2.
Подведение итога урока
В ходе 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.
Список литературы
1. Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.
4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Interneturok.ru (Источник).
2. Органическая химия (Источник).
3. Химик (Источник).
Домашнее задание
1. №№ 6, 7 (с. 23) Рудзитис Г.Е. Химия. Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. В чем заключается суть анализа органических веществ?
3. Какие продукты реакции получаются при горении углеводородов?
