Номер 5, страница 98 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Дано:

$V(CH_3NH_2) = 10$ л (н.у.)

$m(HCl) = 10$ г

$V_m = 22.4$ л/моль

Найти:

$m([CH_3NH_3]Cl)$ - ?

Газ в остатке - ?

$V_{ост}$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия метиламина с хлороводородом. Это реакция присоединения, в результате которой образуется соль — хлорид метиламмония:

$CH_3NH_2 + HCl \rightarrow [CH_3NH_3]Cl$

Согласно уравнению реакции, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1.

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого из исходных веществ.

Количество вещества газообразного метиламина ($CH_3NH_2$), объем которого дан при нормальных условиях (н.у.), где молярный объем газа $V_m = 22.4$ л/моль:

$n(CH_3NH_2) = \frac{V(CH_3NH_2)}{V_m} = \frac{10 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.4464$ моль

Для нахождения количества вещества хлороводорода ($HCl$) сначала рассчитаем его молярную массу:

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5$ г/моль

Количество вещества хлороводорода:

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{10 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \approx 0.2740$ моль

3. Определим, какой из реагентов является лимитирующим (находится в недостатке), сравнив их мольные количества. Поскольку по уравнению они реагируют в соотношении 1:1, реагент с меньшим количеством моль будет в недостатке.

$\frac{n(CH_3NH_2)}{1} \approx 0.4464$ моль

$\frac{n(HCl)}{1} \approx 0.2740$ моль

Так как $0.2740 < 0.4464$, хлороводород ($HCl$) находится в недостатке и прореагирует полностью. Метиламин ($CH_3NH_2$) — в избытке. Все дальнейшие расчеты производятся по веществу в недостатке ($HCl$).

Какая масса кристаллического хлорида метиламмония при этом образовалась?

Из уравнения реакции следует, что количество вещества образовавшегося хлорида метиламмония ($[CH_3NH_3]Cl$) равно количеству вещества прореагировавшего хлороводорода:

$n([CH_3NH_3]Cl) = n(HCl) \approx 0.2740$ моль

Рассчитаем молярную массу хлорида метиламмония:

$M([CH_3NH_3]Cl) = M(C) + 6 \times M(H) + M(N) + M(Cl) = 12 + 6 \times 1 + 14 + 35.5 = 67.5$ г/моль

Теперь найдем массу образовавшегося продукта:

$m([CH_3NH_3]Cl) = n([CH_3NH_3]Cl) \times M([CH_3NH_3]Cl) \approx 0.2740 \text{ моль} \times 67.5 \text{ г/моль} \approx 18.5$ г

Ответ: Образовалось 18.5 г кристаллического хлорида метиламмония.

Какой газ и в каком объёме остался в колбе после окончания реакции?

После реакции в колбе останется избыток метиламина. Рассчитаем количество вещества метиламина, которое вступило в реакцию. Оно равно количеству вещества хлороводорода:

$n(CH_3NH_2)_{\text{прореаг.}} = n(HCl) \approx 0.2740$ моль

Найдем количество вещества метиламина, оставшегося после реакции:

$n(CH_3NH_2)_{\text{ост.}} = n(CH_3NH_2)_{\text{исх.}} - n(CH_3NH_2)_{\text{прореаг.}} \approx 0.4464 \text{ моль} - 0.2740 \text{ моль} = 0.1724$ моль

Теперь найдем объем оставшегося метиламина при нормальных условиях:

$V(CH_3NH_2)_{\text{ост.}} = n(CH_3NH_2)_{\text{ост.}} \times V_m \approx 0.1724 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 3.86$ л

Ответ: После окончания реакции в колбе остался газообразный метиламин объёмом 3.86 л.