Номер 1, страница 50, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Продукты сгорания 0,9 г первичного амина пропустили через концентрированный раствор щелочи и измерили объем оставшегося газа. Этот объем составил 224 $см^3$ (н. у.). Найдите формулу амина.

Ответ: этиламин.

Дано:

$m(\text{амина}) = 0.9 \text{ г}$

$V(\text{оставшегося газа}) = 224 \text{ см}^3$ (н. у.)

$m(\text{амина}) = 0.9 \times 10^{-3} \text{ кг}$

$V(\text{оставшегося газа}) = 224 \times 10^{-6} \text{ м}^3$

Найти:

Формулу амина.

Решение:

1. Запишем в общем виде уравнение реакции горения первичного амина. Общая формула насыщенных ациклических первичных аминов — $C_nH_{2n+3}N$. При их сгорании образуются углекислый газ ($CO_2$), вода ($H_2O$) и молекулярный азот ($N_2$).

$4C_nH_{2n+3}N + (6n+3)O_2 \rightarrow 4nCO_2 + (4n+6)H_2o + 2N_2$

2. Продукты сгорания пропустили через концентрированный раствор щелочи. Щелочи реагируют с кислотными оксидами, поэтому $CO_2$ поглотится раствором. Пары воды также сконденсируются и поглотятся. Единственный газ, который не прореагирует со щелочью, — это азот $N_2$.

Таким образом, объем оставшегося газа равен объему выделившегося азота:

$V(N_2) = 224 \text{ см}^3 = 0.224 \text{ л}$

3. Найдем количество вещества (моль) азота. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22.4 л/моль.

$\nu(N_2) = \frac{V(N_2)}{V_m} = \frac{0.224 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.01 \text{ моль}$

4. Используя уравнение реакции, найдем количество вещества сгоревшего амина. Из стехиометрических коэффициентов видно, что из 4 моль амина образуется 2 моль азота $N_2$. Следовательно, количество вещества амина в 2 раза больше количества вещества молекулярного азота.

$\frac{\nu(C_nH_{2n+3}N)}{4} = \frac{\nu(N_2)}{2}$

$\nu(C_nH_{2n+3}N) = 2 \times \nu(N_2) = 2 \times 0.01 \text{ моль} = 0.02 \text{ моль}$

5. Зная массу и количество вещества амина, можем вычислить его молярную массу ($\text{M}$).

$M(\text{амина}) = \frac{m(\text{амина})}{\nu(\text{амина})} = \frac{0.9 \text{ г}}{0.02 \text{ моль}} = 45 \text{ г/моль}$

6. Определим химическую формулу амина. Выразим молярную массу амина через $\text{n}$ на основе общей формулы $C_nH_{2n+3}N$ (атомные массы: C=12, H=1, N=14).

$M(C_nH_{2n+3}N) = 12 \times n + 1 \times (2n+3) + 14 = 12n + 2n + 3 + 14 = 14n + 17$

Приравняем это выражение к найденной молярной массе:

$14n + 17 = 45$

$14n = 45 - 17$

$14n = 28$

$n = \frac{28}{14} = 2$

7. Таким образом, в молекуле амина 2 атома углерода. Подставим $n=2$ в общую формулу:

$C_2H_{2 \times 2 + 3}N \implies C_2H_7N$

Так как по условию это первичный амин, его структурная формула — $CH_3-CH_2-NH_2$. Название этого соединения — этиламин.

Ответ: Формула амина — $C_2H_5NH_2$ (этиламин).