Формула оксида углерода 4

Определение и формула оксида углерода 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Оксид углерода (IV) (диоксид углерода, углекислый газ) в обычных условиях представляет собой бесцветный газ, тяжелее воздуха, термически устойчивый, а при сжатии и охлаждении легко переходящий в жидкое и твердое состояния.

Плотность – 1,997 г/л. Твердый CO₂, носящий название «сухой лед», возгоняется при комнатной температуре. Плохо растворяется в воде, частично реагируя с ней. Проявляет кислотные свойства. Восстанавливается активными металлами, водородом и углеродом.

Химическая формула оксида углерода 4

Химическая формула оксида углерода (IV) CO₂. Она показывает, что в состав данной молекулы входят один атом углерода (Ar = 12 а.е.м.) и два атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу оксида углерода (IV):

Mr(CO₂) = Ar(C) + 2×Ar(O);

Mr(CO₂) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44.

Структурная (графическая) формула оксида углерода 4

Структурная (графическая) формула оксида углерода (IV) является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы (рис. 1).

Рис. 1. Строение молекулы оксида углерода (IV).

Электронная формула

Молекула оксида углерода (IV) образуется за счет образования двух обобщественных электронных пар между атомом углерода и двумя атомами кислорода:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При сжигании 26,7 г аминокислоты (C_xH_yO_zN_k) в избытке кислорода образуется 39,6 г оксида углерода (IV), 18,9 г воды и 4,2 г азота. Определите формулу аминокислоты.

Решение

Составим схему реакции сгорания аминокислоты обозначив количество атомов углерода, водорода, кислорода и азота за «x», «у», «z» и «k» соответственно:

C_xH_yO_zN_k+ O_z→CO₂ + H₂O + N₂.

Определим массы элементов, входящих в состав этого вещества. Значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м., Ar(N) = 14 а.е.м.

m(C) = n(C)×M(C) = n(CO₂)×M(C) = [m(CO₂) / M(CO₂)]×M(C);

m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H₂O)×M(H) = [2×m(H₂O) / M(H₂O)]×M(H);

Рассчитаем молярные массы углекислого газа и воды. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(CO₂) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль;

M(H₂O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль.

Тогда,

m(C) = [39,6 / 44]×12 = 10,8 г;

m(H) = 2×18,9 / 18 ×1= 2,1 г.

m(O) = m(C_xH_yO_zN_k) – m(C) – m(H) – m(N)= 26,7 – 10,8 – 2,1 – 4,2 = 9,6 г.

Определим химическую формулу аминокислоты:

x:y:z:k = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O) : m(N)/Ar(N);

x:y:z:k= 10,8/12 :2,1/1 :9,6/16 : 4,2/14;

x:y:z:k= 0,9 : 2,1 : 0,41 : 0,3 = 3: 7 : 1,5 : 1 = 6 : 14: 3 : 2.

Значит простейшая формула аминокислоты C₆H₁₄O₃N₂.

Ответ

C₆H₁₄O₃N₂

ПРИМЕР 2

Задание

Составьте простейшую формулу соединения, в котором массовые доли элементов приближенно равны: углерода – 25,4%, водорода – 3,17%, кислорода – 33,86%, хлора – 37,57%.

Решение

Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Обозначим число атомов углерода в молекуле через «х», число атомов азота водорода через «у», число атомов кислорода за «z» и число атомов хлора за «k».

Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов углерода, водорода, кислорода и хлора (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).

Ar(C) = 12; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16; Ar(Cl) = 35,5.

Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения:

x:y:z:k = ω(C)/Ar(C) : ω(H)/Ar(H) : ω(O)/Ar(O) : ω(Cl)/Ar(Cl);

x:y:z:k= 25,4/12 : 3,17/1 : 33,86/16 : 37,57/35,5;

x:y:z:k= 2,1 : 3,17 : 2,1 : 1,1 = 2 : 3 : 2 : 1.

Значит простейшая формула соединения углерода, водорода, кислорода и хлора будет иметь вид C₂H₃O₂Cl.