Номер 2, страница 50, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Определите формулу вторичного амина, массовая доля атомов углерода, водорода и азота в котором соответственно равны 61,0; 15,3 и 23,7%.

Ответ: пропиламин.

Дано:

Амин - вторичный

Массовая доля углерода, $\omega(C) = 61.0\%$

Массовая доля водорода, $\omega(H) = 15.3\%$

Массовая доля азота, $\omega(N) = 23.7\%$

Найти:

Формулу вторичного амина.

Решение:

1. Для нахождения простейшей формулы вещества $C_xH_yN_z$ найдем соотношение индексов $\text{x}$, $\text{y}$ и $\text{z}$. Это соотношение равно соотношению количеств веществ (в молях) данных элементов.

Предположим, что у нас есть 100 г амина. Тогда массы элементов в образце будут:

$m(C) = 100 \text{ г} \cdot 0.610 = 61.0 \text{ г}$

$m(H) = 100 \text{ г} \cdot 0.153 = 15.3 \text{ г}$

$m(N) = 100 \text{ г} \cdot 0.237 = 23.7 \text{ г}$

2. Вычислим количество вещества каждого элемента, используя их молярные массы ($M(C) = 12 \text{ г/моль}$, $M(H) = 1 \text{ г/моль}$, $M(N) = 14 \text{ г/моль}$):

$\nu(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{61.0 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 5.083 \text{ моль}$

$\nu(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{15.3 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 15.3 \text{ моль}$

$\nu(N) = \frac{m(N)}{M(N)} = \frac{23.7 \text{ г}}{14 \text{ г/моль}} \approx 1.693 \text{ моль}$

3. Найдем соотношение атомов в молекуле, разделив количество вещества каждого элемента на наименьшее из полученных значений (1.693):

$x : y : z = \nu(C) : \nu(H) : \nu(N) = 5.083 : 15.3 : 1.693$

$x : y : z = \frac{5.083}{1.693} : \frac{15.3}{1.693} : \frac{1.693}{1.693}$

$x : y : z \approx 3 : 9 : 1$

Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула амина - $C_3H_9N$.

4. Проверим, является ли эта формула молекулярной. Общая формула предельных аминов - $C_n H_{2n+3} N$. Для $n=3$ формула будет $C_3 H_{2 \cdot 3 + 3} N = C_3H_9N$. Наша эмпирическая формула совпадает с общей, значит, она же является и молекулярной.

5. Определим строение амина. По условию задачи амин является вторичным. Это значит, что атом азота в его молекуле связан с двумя углеводородными радикалами и одним атомом водорода (общая структура $R_1-NH-R_2$).

Для молекулярной формулы $C_3H_9N$ существует только один изомер, являющийся вторичным амином. В нем три атома углерода разделены на два радикала: метил ($–CH_3$) и этил ($–C_2H_5$).

Структурная формула этого соединения:

$CH_3-NH-CH_2-CH_3$

Название данного вещества — N-метилэтиламин (или этилметиламин).

Ответ: Молекулярная формула амина — $C_3H_9N$. Так как по условию это вторичный амин, его структурная формула — $CH_3-NH-CH_2-CH_3$, а название — N-метилэтиламин.