Номер 25, страница 135 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.25. Найдите объём хлороводорода (н. у.), который может прореагировать с 20,0 г смеси диметиламина и этиламина.

Дано:

$m(\text{смеси}) = 20,0 \text{ г}$

Смесь: диметиламин $((CH_3)_2NH)$ и этиламин $(C_2H_5NH_2)$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$V(HCl) - ?$

Решение:

1. Составим уравнения химических реакций взаимодействия хлороводорода с компонентами смеси. Диметиламин и этиламин, как и все амины, являются органическими основаниями и вступают в реакцию с кислотами, образуя соли.

Реакция с диметиламином:

$(CH_3)_2NH + HCl \rightarrow [(CH_3)_2NH_2]Cl$

Реакция с этиламином:

$C_2H_5NH_2 + HCl \rightarrow [C_2H_5NH_3]Cl$

2. Проанализируем стехиометрию реакций. Из уравнений видно, что в обоих случаях 1 моль амина реагирует с 1 моль хлороводорода. Это означает, что общее количество вещества хлороводорода, которое может прореагировать, равно общему количеству вещества аминов в смеси.

$n(HCl)_{\text{общ}} = n((CH_3)_2NH) + n(C_2H_5NH_2) = n(\text{смеси аминов})$

3. Рассчитаем молярные массы диметиламина и этиламина. Для расчетов используем целочисленные относительные атомные массы элементов: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$.

Химическая формула диметиламина — $C_2H_7N$.

$M((CH_3)_2NH) = 2 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 14 = 45 \text{ г/моль}$

Химическая формула этиламина — $C_2H_7N$.

$M(C_2H_5NH_2) = 2 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 14 = 45 \text{ г/моль}$

Диметиламин и этиламин являются структурными изомерами, поэтому их молярные массы одинаковы.

4. Поскольку молярная масса у обоих компонентов смеси одинаковая, мы можем рассчитать общее количество вещества аминов, разделив массу всей смеси на их молярную массу, не зная их массовых долей в смеси.

$n(\text{смеси аминов}) = \frac{m(\text{смеси})}{M(C_2H_7N)} = \frac{20,0 \text{ г}}{45 \text{ г/моль}} = \frac{4}{9} \text{ моль}$

5. Исходя из стехиометрии (пункт 2), количество вещества хлороводорода, необходимого для реакции, равно общему количеству вещества аминов.

$n(HCl) = n(\text{смеси аминов}) = \frac{4}{9} \text{ моль}$

6. Теперь можно рассчитать объем хлороводорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен $22,4 \text{ л/моль}$.

$V(HCl) = n(HCl) \cdot V_m = \frac{4}{9} \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 9,9555... \text{ л}$

Округлим полученное значение до трех значащих цифр, так как масса смеси дана с точностью до 20,0 г.

$V(HCl) \approx 9,96 \text{ л}$

Ответ: $9,96 \text{ л}$