Номер 2, страница 121 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

2. Установите формулу амина, содержащего 19,2% (масс.) азота.

Дано:

Массовая доля азота в амине $w(N) = 19.2\%$. Для расчетов используем значение $0.192$.

Найти:

Формулу амина.

Решение:

Будем исходить из предположения, что искомый амин является предельным (насыщенным) ациклическим моноамином, то есть содержит одну аминогруппу и не имеет кратных связей или циклов. Общая формула таких аминов: $C_n H_{2n+3} N$.

Массовая доля элемента в веществе ($w$) связана с молярной массой вещества ($M$) и атомной массой элемента ($Ar$) следующим соотношением (при условии, что в молекуле один атом данного элемента):

$w(Э) = \frac{Ar(Э)}{M(\text{вещества})}$

Используя эту формулу, можно найти молярную массу амина ($M_{амина}$). Относительная атомная масса азота $Ar(N) = 14$ а.е.м.

$M_{амина} = \frac{Ar(N)}{w(N)} = \frac{14}{0.192} \approx 72.917$ г/моль

Молярная масса представляет собой сумму атомных масс, поэтому её значение должно быть близко к целому числу. Округляем полученное значение до $73$ г/моль.

Теперь выразим молярную массу через общую формулу $C_n H_{2n+3} N$. Относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$ а.е.м., $Ar(H) = 1$ а.е.м.

$M(C_n H_{2n+3} N) = n \cdot Ar(C) + (2n+3) \cdot Ar(H) + Ar(N) = n \cdot 12 + (2n+3) \cdot 1 + 14 = 12n + 2n + 3 + 14 = 14n + 17$

Приравняем два полученных выражения для молярной массы и решим уравнение относительно $n$ (число атомов углерода):

$14n + 17 = 73$

$14n = 73 - 17$

$14n = 56$

$n = \frac{56}{14} = 4$

Следовательно, в молекуле амина содержится 4 атома углерода. Подставляем $n=4$ в общую формулу:

$C_4 H_{2 \cdot 4 + 3} N$, что дает $C_4 H_{11} N$.

Для проверки правильности решения рассчитаем массовую долю азота для найденной формулы $C_4 H_{11} N$.

$M(C_4 H_{11} N) = 4 \cdot 12 + 11 \cdot 1 + 14 = 73$ г/моль.

Массовая доля азота: $w(N) = \frac{14}{73} \cdot 100\% \approx 19.18\%$.

Это значение практически совпадает с данным в условии ($19.2\%$), что подтверждает правильность найденной формулы.

Ответ: Формула амина — $C_4 H_{11} N$.