Методическая разработка практического занятия. Решение задач по теме: «Углеводороды и их природные источники».

Практическое занятие № 4

Решение задач по теме: «Углеводороды и их природные источники».

Учебная цель: формировать умение решать задачи по теме: «Углеводороды и их природные источники».

Учебные задачи:

1. повторить правила написания углеводородов по систематической номенклатуре, химические свойства, получение и применение.

2. Научиться решать задачи на вывод молекулярной формулы органического соединения.

3. Научиться пользоваться правилом Ле Шателье для смещения химического равновесия;

Ожидаемые результаты:

Студент должен:

иметь практический опыт: применения знаний по органической химии при решении задач;

знать: предельные и непредельные углеводороды, понятия изомерии и гомологии

уметь: называть разветвленные УВ по систематической номенклатуре, писать уравнения реакции, отображающие химические свойства, получения УВ, выполнять расчёты по формулам;

владеть: навыками работы с калькулятором.

Обеспеченность занятия (средства обучения):

1. Сборник методических указаний для студентов по выполнению практических занятий по учебной дисциплине «Химия».

2. Рабочая тетрадь.

3. Карточки – задания.

4. Калькулятор.

5. Ручка.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме практического занятия

Углеводороды – самые простые органические соединения, состоящие из углерода и водорода. В зависимости от характера углеродных связей и соотношения между количеством атомов углерода и водорода они делятся на предельные (насыщенные) и непредельные (ненасыщенные) с одной или несколькими кратными связями. В зависимости от строения углеродной цепи углеводороды относятся к соединениям с открытой (незамкнутой) углеродной цепью и с замкнутой, т.е. к циклическим соединениям. Среди циклических углеводородов особую группу составляют ароматические углеводороды, отличающиеся рядом специфических свойств.

Гомологи - вещества, принадлежащие к одному классу, сходные по составу, строению и свойствам, но различающиеся на одну или несколько групп СН₂  (группу СН₂ называют гомологической разностью) 

Гомологическим рядом называется ряд веществ, расположенных в порядке возрастания их молекулярных масс, сходных по строению и химическим свойствам, где каждый член отличается от предыдущего на группу СН₂ Изомерия – явление существования соединений, которые имеют одинаковый состав (одинаковую молекулярную формулу), но разное строение. Такие соединения называются изомерами. Различия в порядке соединения атомов в молекулах (т.е. в химическом строении) приводят к структурной изомерии. Строение структурных изомеров отражается структурными формулами.

УВ в зависимости от строения проявляют следующие химические свойства:

Задачи на вывод молекулярной формулы органического вещества:

Алгоритмы решения.

1. 1. Вычисляем молярную массу вещества.

М(в) = D(x)*М(х)       (1)

2. Вычисляем количество атомов элемента:

а) если w дана в процентах:

n(Э) =          (2)

б) если w дана в долях:

n(Э) =          (3)

3. Вычисляем молярную массу полученного вещества.

4. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.

Пример: Выведите формулу вещества, содержащего 82,75% углерода  и 17,25 % водорода. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху равна 2.

Дано:

w(C) = 82,75%
w(H) = 17,25%
D(возд) = 2
______________

Найти:

СхНу
M(воздуха) = 29г/моль

М(С₄Н₁₀) =12 * 4 + 1 * 10 = 58г/моль

Решение:

1. Применяем формулу (1)

M(в-ва) = 29 г/моль * 2 =58 г/моль.

2.  Находим количество атомов С по формуле (2)

n(С) =   = 4

3. Находим количество атомов  Н по формуле (2)

n(Н) =   = 1

4. Вычисляем молярную массу С₄Н₁₀

М(С₄Н₁₀) = 12 * 4 + 1 * 10 = 58г/моль

5. Вычисленная молярная масса совпадает с (1), задача решена.

Ответ: С₄Н₁₀

2.Определение формул веществ по продуктам сгорания.

1. Вычисляем молярную массу вещества.

М(в) = D(x)*М(х)  (1)

2. Вычисляем количество атомов С:

а) если СО₂ дано по массе:

n(C) =         (2)

б) если СО₂ дано в объеме:

n(C) =         (3)

3. Вычисляем количество атомов Н:

Так как в молекуле Н₂О 2 моля Н, тогда формулу умножаем на 2 (это применимо и к N)

n(Н) = 2          (4)

4. Вычисляем молярную массу полученного вещества.

5. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.

Пример: При сгорании органического вещества массой 2, 37 г образовалось 3,36 г оксида углерода(IV)  (н.у.), 1,35 г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по воздуху равна 2,724. Выведите молекулярную формулу вещества.

Дано: 

m ( в-ва) = 2,37г
V (CO₂) = 3,36 л
m (H₂O) = 1,35 г
D (возд.) = 2,724.
_________________

Найти:

CxHyNz
М(возд) = 29 г/моль
М(Н₂О) = 18 г/моль
Vm = 22,4л/моль

Решение:

1. Применяем формулу (1)

M(в-ва) = 29 г/моль * 2,724 =79 г/моль.

Находим количество атомов С по формуле (3)

n(C) =   = 5

2. Находим количество атомов Н по формуле (4)

n(Н) = 2   = 5

3. Вычисляем молярную массу С₅Н₅.

М(С₅Н₅) = 12 * 5 + 1 * 5 = 65г/моль

4. Вычисляем количество атомов азота (5)

79 – 65 = 14. т.к. атомная масса азота – 14, значит в данной формулу один атом N.

Ответ: С₅Н₅N

Выполнение работы.

1 Вариант

1. Назовите вещества:

а) СН₂ = СН- С Н – СН₂ – СН – СН₂ – СН₂ – СН₃

| |

С₂Н₅ СН₃

б) СН ≡ С – СН2– СН- СН₂ – СН₃

|

СН₃

2.Составить структурные формулы соединений по их названиям:

а)3-метилпентен-1; б) 2,3-диметилбутадиен-1,3

3. Составьте уравнения реакций по цепочке превращений:

оксид кальция → карбид кальция → ацетилен → бензол

4.Определите молекулярную формулу углеводорода, если массовая доля углерода равна 85,75, а водорода –14,3%. Относительная плотность этого вещества по азоту примерно равна 2.

1. При сжигании 2.2 г. вещества получили 4,4 г оксида углерода и 1,8 г. воды. Относительная плотность вещества по водороду равна 44.  Определите молекулярную формулу вещества.

2 Вариант

1.Назовите вещества:

а)СН₃– СН = С – СН₂ – СН₂ – СН – СН₃

| |

С₂Н₅ СН₃

б)СН₃ – С ≡С– СН₂ - СН – СН₃

|

СН₃

2.Составить структурные формулы соединений по их названиям:

а)4-метилпентин-2; б) 2,3-диметил-3-этилгексан.

3. Составьте уравнения реакций по цепочке превращений:

карбид алюминия → метан → ацетилен → этилен

4. Выведите формулу вещества, содержащего 81,8% углерода и 18,2 % водорода, если относительная плотность по водороду равна 22.

5.При сгорании 11,2 г. Углеводорода получили оксид углерода массой 35,2 г и воду массой 14,4 г. Относительная плотность этого углеводорода по воздуху равна 1,93. Выведите молекулярную формулу.

Порядок выполнения отчёта по практическому занятию:

1. В тетради напишите номер, название и учебную цель занятия.

2. Выполните задания по вариантам.