Номер 13, страница 189 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 27. Неорганические и органические основания в свете теории электролитической диссоциации и протолитической теории - номер 13, страница 189.

Условие.

13. При обработке 2,7 г соли амина избытком раствора гидроксида калия получили 2,98 г хлорида калия и алифатический амин. Запишите уравнение реакции в общем виде. Определите молекулярную формулу полученного амина и назовите его.

Решение.

Решение 2.

Дано:

масса соли амина $m(\text{соли}) = 2,7 \text{ г}$

масса хлорида калия $m(\text{KCl}) = 2,98 \text{ г}$

$m(\text{соли}) = 2,7 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$
$m(\text{KCl}) = 2,98 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

Найти:

1. Уравнение реакции в общем виде

2. Молекулярную формулу амина

3. Название амина

Решение:

По условию задачи, при реакции соли амина с гидроксидом калия образуется хлорид калия. Это означает, что исходная соль амина является его хлоридом (или, точнее, гидрохлоридом). Алифатические амины ($RNH_2$) являются основаниями и реагируют с кислотами, например, с соляной кислотой ($HCl$), образуя соли вида $[RNH_3]Cl$.

Реакция такой соли с гидроксидом калия ($KOH$) является реакцией обмена, в ходе которой более сильное основание ($KOH$) вытесняет более слабое основание (амин $RNH_2$) из его соли.

1. Уравнение реакции в общем виде:

Реакция гидрохлорида алифатического амина с гидроксидом калия протекает по следующей схеме:

$[RNH_3]Cl + KOH \rightarrow RNH_2 + KCl + H_2O$

2. Определение молекулярной формулы и названия амина:

Для определения формулы амина необходимо сначала найти его молярную массу. Мы можем сделать это, используя данные о продукте реакции — хлориде калия.

Найдем количество вещества (моль) хлорида калия ($KCl$), образовавшегося в реакции. Для этого вычислим его молярную массу (используя относительные атомные массы $Ar(\text{K})=39$, $Ar(\text{Cl})=35,5$):

$M(\text{KCl}) = 39 + 35,5 = 74,5 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем количество вещества $KCl$:

$n(\text{KCl}) = \frac{m(\text{KCl})}{M(\text{KCl})} = \frac{2,98 \text{ г}}{74,5 \text{ г/моль}} = 0,04 \text{ моль}$

Согласно стехиометрии уравнения реакции, количество вещества исходной соли амина равно количеству вещества образовавшегося хлорида калия:

$n([RNH_3]Cl) = n(\text{KCl}) = 0,04 \text{ моль}$

Зная массу соли амина ($2,7 \text{ г}$) и ее количество вещества ($0,04 \text{ моль}$), найдем молярную массу соли:

$M([RNH_3]Cl) = \frac{m([RNH_3]Cl)}{n([RNH_3]Cl)} = \frac{2,7 \text{ г}}{0,04 \text{ моль}} = 67,5 \text{ г/моль}$

Молярная масса соли $[RNH_3]Cl$ также может быть выражена через молярную массу радикала $\text{R}$:

$M([RNH_3]Cl) = M(R) + M(\text{N}) + 3 \cdot M(\text{H}) + M(\text{Cl})$

$M([RNH_3]Cl) = M(R) + 14 + 3 \cdot 1 + 35,5 = M(R) + 52,5 \text{ г/моль}$

Приравняем два выражения для молярной массы соли и найдем молярную массу радикала $\text{R}$:

$M(R) + 52,5 = 67,5$

$M(R) = 67,5 - 52,5 = 15 \text{ г/моль}$

Алифатический радикал $\text{R}$ — это алкильный радикал с общей формулой $C_nH_{2n+1}$. Его молярная масса выражается как $12n + (2n+1) = 14n+1$.

Найдем значение $\text{n}$:

$14n + 1 = 15$

$14n = 14$

$n = 1$

Таким образом, радикал $\text{R}$ имеет формулу $CH_3$ (метил).

Следовательно, искомый амин — $CH_3NH_2$.

Молекулярная формула этого амина: $CH_5N$.

Название амина: метиламин (или аминометан).

Ответ:

Уравнение реакции в общем виде: $[RNH_3]Cl + KOH \rightarrow RNH_2 + KCl + H_2O$.

Молекулярная формула полученного амина: $CH_5N$.

Название амина: метиламин.