Номер 2, страница 109, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. Определите молекулярную формулу амина, массовые доли углерода, азота и водорода в котором составляют 38,7%; 45,15% и 16,15% соответственно. Относительная плотность его паров по воздуху равна 1,069.

Ответ: $CH_3NH_2$

Дано:

Массовая доля углерода $ \omega(C) = 38,7\% $

Массовая доля азота $ \omega(N) = 45,15\% $

Массовая доля водорода $ \omega(H) = 16,15\% $

Относительная плотность паров по воздуху $ D_{воздух} = 1,069 $

Найти:

Молекулярную формулу амина - ?

Решение:

1. Определим простейшую (эмпирическую) формулу амина.

Пусть общая формула соединения будет $ C_xH_yN_z $. Соотношение индексов в формуле равно соотношению количеств веществ (в молях) составляющих его элементов:

$ x : y : z = n(C) : n(H) : n(N) $

Для удобства расчетов предположим, что у нас есть 100 г амина. Тогда массы элементов в этом образце будут:

$ m(C) = 38,7 \text{ г} $

$ m(H) = 16,15 \text{ г} $

$ m(N) = 45,15 \text{ г} $

Найдем количество вещества для каждого элемента, используя их атомные массы ($ A_r(C) \approx 12 \text{ г/моль} $, $ A_r(H) \approx 1 \text{ г/моль} $, $ A_r(N) \approx 14 \text{ г/моль} $):

$ n(C) = \frac{m(C)}{A_r(C)} = \frac{38,7}{12} = 3,225 \text{ моль} $

$ n(H) = \frac{m(H)}{A_r(H)} = \frac{16,15}{1} = 16,15 \text{ моль} $

$ n(N) = \frac{m(N)}{A_r(N)} = \frac{45,15}{14} = 3,225 \text{ моль} $

Найдем соотношение индексов, разделив полученные количества вещества на наименьшее из них (3,225):

$ x : y : z = \frac{3,225}{3,225} : \frac{16,15}{3,225} : \frac{3,225}{3,225} = 1 : 5 : 1 $

Таким образом, простейшая формула вещества — $ CH_5N $.

2. Определим истинную молекулярную формулу амина.

Для этого найдем молярную массу амина, используя его относительную плотность по воздуху. Средняя молярная масса воздуха $ M(\text{воздух}) $ принимается равной 29 г/моль.

$ M(\text{амина}) = D_{воздух} \times M(\text{воздух}) $

$ M(\text{амина}) = 1,069 \times 29 \text{ г/моль} \approx 31 \text{ г/моль} $

Теперь вычислим молярную массу для простейшей формулы $ CH_5N $:

$ M(CH_5N) = A_r(C) + 5 \times A_r(H) + A_r(N) = 12 + 5 \times 1 + 14 = 31 \text{ г/моль} $

Поскольку молярная масса, вычисленная по относительной плотности, совпадает с молярной массой простейшей формулы, то простейшая формула является и истинной молекулярной формулой.

Молекулярная формула амина — $ CH_5N $.

В условии задачи сказано, что вещество является амином, следовательно, в его структуре должна быть аминогруппа $ -NH_2 $. Формулу $ CH_5N $ можно представить в виде $ CH_3NH_2 $ (метиламин).

Ответ: $ CH_3NH_2 $.