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Empirical and Molecular Formulas from Stoichiometry
相關課程
- 我們的問題告訴我們
- 如果有1.125g的液態烴 CxHy
- 我們還不知道有多少個C多少個H
- 所以它還是個神秘的烴類
- 把它放在一個儀器裏燃燒
- 就是圖4-7這樣
- 這是那個儀器
- 這是我們神秘烴類正在燃燒
- 或者說是它跟氧氣發生反應
- 你需要有氧氣燃燒反應才會發生
- 所以它在儀器裏燃燒
- 和氧氣一起燃燒
- 題目說了…
- 開始的時候有1.125g
- 它還說 生成了3.447g的二氧化碳
- 和1.647g的水
- 我先把這個反應寫下來吧
- 先寫第一個條件
- 把第一句裏的
- 所有給出的信息都寫下來
- 題目說最開始的烴
- 有x個C和y個H
- 並且是液態的
- 它說這是液態的烴
- 然後我們用氣態的氧氣將它燃燒
- 生成二氧化碳和水
- 實際上 你無法確切地
- 配平這個反應式
- 因爲你不知道反應式左邊
- 有多少個碳和氫
- 但是題目明確告訴我們了
- 所有物質的質量
- 至少給出了開始的反應物
- 和最終的生成物的質量
- 我們還假定氧氣是過量的
- 就是說這個烴是限量反應物
- 我們有充裕的氧氣
- 足夠把這全部的烴
- 都轉化爲二氧化碳和水
- 而且題目說
- 我們有1.125g的神秘物質
- 然後它生成了3.447g二氧化碳
- 和1.647g的水
- 現在我們來解題…
- 好吧 還是先把題目看完吧
- 在一個單獨的反應中
- 或者說一個單獨的實驗中
- 這個化合物的莫耳質量
- 是86.2g/mol
- 我寫下來
- CxHy的莫耳質量等於…
- 不如我把它換個表示
- 這次我們不像以前那樣表示
- 而是86.2g神秘的CxHy
- 比上1mol神秘的CxHy
- 然後要求的是
- 求這個神秘烴CxHy的
- 結構式和實驗式
- 提醒一下
- 實驗式就是 一個分子內
- 各種原子的最簡整數比
- 也就是求出碳比上氫的最簡比
- 或是氫比碳
- 就能得出分子的實驗式
- 而結構式就是 在每個分子中
- 碳和氫的
- 準確個數
- 我猜想我們可以
- 用這些條件來解題了
- 只要我們知道了實驗式
- 實驗式
- 我們就可以用這個莫耳質量
- 算出真正的結構式
- 所以我們首先來求實驗式吧
- 我們的思路是先想
- 反應生成了多少莫耳的二氧化碳
- 和多少mol的氫？
- 或者說 在最終產物裏
- 有多少莫耳的碳原子？
- 又有多少莫耳的氫原子？
- 這樣我們就可以算出比例
- 產物中碳和氫的比例
- 或是氫和碳的比例
- 一定會等於
- 反應物中的比例
- 因爲它們都來自於反應物
- 它們不是來自於水
- 然後我們就很有希望
- 算出氫原子比碳原子
- 或碳原子比氫原子的最簡比
- 這聽起來是有點複雜
- 但我想只要一步一步來
- 也不會太麻煩
- 這是個不錯的起點
- 我們先算一下
- 它們倆的物質的量吧
- 先從二氧化碳開始
- 先算二氧化碳
- 它的莫耳質量是多少？
- 那麽我們來看原子質量數
- 碳是12
- 加上兩個氧 就是2乘以…
- 氧的質量數是16
- 你也可以去查表
- 然後這個的相對分子質量就等於44
- 這就是它的相對分子質量
- 也就是所有同位素的質量的
- 平均值
- 如果你有整整1mol的二氧化碳
- 也就是6.022×10^23個分子
- 那麽它的質量就是44g
- 所以是 44g二氧化碳/1mol二氧化碳
- 如果我們想知道
- 我們有多少莫耳
- 我們知道二氧化碳有3.447g
- 我們要把它乘上某個
- 分母裏有“g二氧化碳”的數
- 我們要把它乘上
- 某個這樣的數
- 然後我們又想得到的是“mol二氧化碳”
- 所以這個數應該是“mol二氧化碳/g二氧化碳”
- 那正好就是這個的倒數
- 這是克/莫耳 我們要的是莫耳/克
- 所以由這個44g/mol
- 我們得到 1/44 mol/g
- 或者說每44g就是1mol
- 每1mol就是44g
- 只是把它換了過來
- 那就乘吧
- “g二氧化碳”約掉了
- 剩下3.447/44
- 那就來算一下吧
- 這是3.447/44
- 答案是0.07834
- 後面是7834
- 記住了
- 所以是0.07834mol二氧化碳
- 這是剩下的單位“mol二氧化碳”
- 現在再來算水的物質的量
- 同樣的方法
- 我看看寫在哪裏好呢
- 就這兒吧
- 用橙色 寫在這裡
- 首先我們有1.647g水
- 然後水的莫耳質量是多少？
- 同理 它的原子量…
- 每個氫是1
- 有兩個 所以是2×1
- 再加16 氧的質量數
- 2×1+16 等於18
- 這也是它的莫耳質量
- 所以你可以理解成 18g水/1mol水
- 接下來要轉化這個
- 把質量轉爲物質的量
- 就是要乘上某個數
- 分子上是莫耳
- 分母上是克
- 我們要“g水”在分母上
- “mol水”在分子上
- 這就是這個的倒數
- 這裡有18g/1mol
- 也就是1mol/18g
- 這樣等於多少呢？
- 這兩個單位約掉
- 剩下(1.647/18)mol水
- 我拉過來一點
- 計算器出來
- 清除
- 所以1.647/18 等於0.0915
- 就等於0.0915
- 我換個新顏色
- 我們有0.0915mol的水
- 現在 我們已經算出產物裏
- 有多少莫耳的二氧化碳
- 有多少莫耳的水
- 接著 我說了我們要求
- 氫對碳或是碳對氫的比例
- 從而求出實驗式
- 我們可以這樣來看
- 產物中所有的氫和碳
- 都來自我們的神秘烴
- 所以如果能算出
- 產物中氫和碳的比例
- 我們也就知道了反應物氫和碳的比例
- 我們也就知道了反應物氫和碳的比例
- 因爲它們肯定都來自於這個家夥
- 很明顯 氧氣
- 沒有氫和碳
- 所以所有的氫和碳
- 都來自我們的未知物質
- 那我們有多少莫耳的碳呢？
- 在二氧化碳 我們的產物裏
- 有多少碳原子呢？
- 碳的唯一產物就是二氧化碳了
- 水裏面沒有碳原子
- 所以如果我們有這麽多二氧化碳
- 也就有同樣多的碳原子
- 0.07834mol碳
- 你可以說 這只是一個數
- 這是0.07 乘以6.022×10^23
- 乘以那個巨大的數
- 莫耳是一個數
- 別忘了這麽重要的一點
- 那麽 這表示有相同數量的碳原子
- 然後 我們有這麽多水
- 那麽有多少氫原子呢？
- 每一個水分子有兩個氫原子
- 所以是兩倍的氫原子
- 所以要乘2
- 0.0915×2 等於0.183
- 所以是0.183
- 我們可以再補個0
- 因爲我們其實…
- 好吧 我忘了考慮有效數字了
- 這裡應該補上一個0的
- 但這也不會有太大影響
- 0.183mol氫原子
- 因爲每個水分子有2個氫
- 所以直接把這個數乘2
- 現在 我們來算一下
- 氫對碳的比例
- 相當簡單
- 直接求這兩個的比例就行了
- 所以氫和碳的比例是
- 0.183mol氫原子
- 比上0.07834mol碳原子
- 然後我們要想辦法把它
- 轉換成一個整數比
- 好好想想
- 我們先把這個數除出來
- 看看得到什麽
- 如果我們用…
- 嗯 0.183
- 除以0.07834
- 得到2.336
- 這是一個近似的結果…
- 我換個新顏色
- 它近似等於 2.336mol氫原子
- 比上1mol碳原子
- 它看上去不是一個整齊的比例
- 但是這裡挺接近1/3
- 那麽我們把分子和分母
- 同時乘以3看看會怎麽樣？
- 3×2是6 3×1/3是1
- 所以前面是7
- 7mol氫原子
- 近似取值
- 因爲我要把它弄成合理的整數
- 7mol氫原子/3mol碳原子
- 這裡有個小小的技巧
- 我們得到的是2.33:1 或2.336:1
- 這個看起來 這裡
- 這一部分看起來…
- 如果把它乘以3
- 就會非常接近1
- 所以我把分子和分母
- 同時乘以3
- 這是一個小技巧
- 觀察數字 再乘上某個數
- 讓它變成一個整數
- 如果你不信
- 我們可以把這個數乘以3
- 得到的結果非常非常非常非常接近7
- 這就行了
- 所以把兩個都乘以3之後
- 就是每7mol氫原子對應3mol碳原子
- 這就算出了我們的實驗式
- 7個氫對應3個碳
- 對吧？
- 如果每7mol對應3mol
- 就意味著7個氫原子對應3個碳原子
- 所以我們的未知烴的實驗式
- 就是3個碳和7個氫
- 接下來我們要求的是
- 準確的結構式
- 準確的數…
- 這個只不過是最簡比
- 有可能它有9個碳和21個氫
- 我們也不知道
- 所以我們要用到
- 題目給出的其他條件
- 題目說了 莫耳質量是86.2g/mol
- 題目說了 莫耳質量是86.2g/mol
- 就是這個條件
- 把它複製下來
- 86.2 看上去像80.2
- 不過我們記住了是86.2
- 粘貼到這裡
- 這是題目給我們的條件
- 只是爲了好玩 假如這就是結構式
- 它的莫耳質量是多少？
- 那就按這個式子…
- 有好幾種方法呢
- 我們可以用代數方法或是別的
- 但是最簡單的方法就是
- 當這個是分子
- 它的分子量是多少？
- 或者說莫耳質量
- 就是3×12 加7×1
- 3×12是36 再加7×1 等於43
- 所以如果這就是結構式
- 它的莫耳質量是43g/mol
- 但是題目告訴我們
- 分子量是86g/mol
- 也就是說質量是這個的兩倍
- 所以一定是相同比例下的兩倍的原子
- 所以這個物質的結構式
- 到沖刺階段了
- 它的結構式一定是 噔噔噔噔
- 按這個比例擴大兩倍
- 那就是C3H7乘以2
- 應該寫成C6H14
- 它的比例仍是14:6 也就是7:3
- 但是有了這個條件
- 我們就可以算出
- 這個分子中準確的
- 碳原子數和氫原子數了
- 無論如何 希望你覺得這挺有趣
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