Номер 1, страница 168 - 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 см³ (н. у.). Найдите формулу амина.

Ответ: этиламин.

Дано:

$m_{амина} = 0.9 \text{ г}$

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

Найти:

Формулу амина.

Решение:

Общая формула предельных первичных аминов – $C_nH_{2n+3}N$.

Запишем уравнение реакции горения амина в общем виде:

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

Продуктами сгорания являются углекислый газ ($CO_2$), вода ($H_2O$) и азот ($N_2$).

При пропускании продуктов сгорания через концентрированный раствор щелочи углекислый газ ($CO_2$) как кислотный оксид поглощается щелочью, а пары воды ($H_2O$) конденсируются. Газ, который не поглощается щелочью, – это азот ($N_2$), так как он химически инертен в данных условиях.

Таким образом, объем оставшегося газа – это объем выделившегося азота: $V(N_2) = 224 \text{ см}^3 = 0.224 \text{ л}$.

Найдем количество вещества (моль) азота, используя молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m = 22.4 \text{ л/моль}$):

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

Из уравнения реакции видно, что из 4 моль амина образуется 2 моль азота. Это означает, что количество вещества исходного амина в 2 раза больше количества вещества образовавшегося азота:

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

$\nu(\text{амина}) = 2 \times 0.01 \text{ моль} = 0.02 \text{ моль}$

Теперь мы можем найти молярную массу амина, зная его массу и количество вещества:

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

Составим выражение для молярной массы амина, исходя из его общей формулы $C_nH_{2n+3}N$, и используя относительные атомные массы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$.

$M(C_nH_{2n+3}N) = n \cdot Ar(C) + (2n+3) \cdot Ar(H) + Ar(N)$

$M(C_nH_{2n+3}N) = 12n + (2n+3) \cdot 1 + 14 = 12n + 2n + 3 + 14 = 14n + 17 \text{ г/моль}$

Приравняем теоретическую молярную массу к найденной экспериментально:

$14n + 17 = 45$

$14n = 45 - 17$

$14n = 28$

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

Следовательно, молекулярная формула амина – $C_2H_{2 \cdot 2 + 3}N$, что соответствует $C_2H_7N$.

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

Ответ: этиламин.