2. Який спирт масою 13 г повністю згорів в атмосфері кисню, утворяючи карбон (ІV) оксид масою 35,2 г та воду масою 16,2

Ласка

32

Для решения первой задачи нам необходимо провести химический анализ реакции горения спирта. По условию задачи известно, что масса спирта равна 13 г, масса получившегося карбон (IV) оксида составляет 35,2 г, а масса воды – 16,2 г. Мы должны найти молекулярную формулу этого спирта.

Для начала определим количество вещества карбон (IV) оксида и воды. Для этого воспользуемся уравнениями реакции:

\[2C_2H_5OH + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O\]

Согласно порядку реакции, соотношение между количеством произведенного карбон (IV) оксида и спирта будет следующим:

\[\frac{n(CO_2)}{n(C_2H_5OH)} = \frac{4}{2} = 2\]

Аналогично, соотношение между количеством воды и спирта будет:

\[\frac{n(H_2O)}{n(C_2H_5OH)} = \frac{6}{2} = 3\]

Для нахождения количества вещества спирта используем формулу:

\[n(C_2H_5OH) = \frac{m}{M}\]

где \(m\) – масса спирта, а \(M\) – молярная масса спирта.

Рассчитаем количество вещества для спирта:

\[n(C_2H_5OH) = \frac{13}{M}\]

Далее, найдём количество вещества карбон (IV) оксида и воды:

\[n(CO_2) = 2n(C_2H_5OH)\]

\[n(H_2O) = 3n(C_2H_5OH)\]

Общая масса карбон (IV) оксида и воды:

\[m_{CO_2} + m_{H_2O} = 35.2 + 16.2 = 51.4\]

Для нахождения объёма углекислого газа необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:

\[V = \frac{nRT}{P}\]

где \(V\) – объем газа, \(n\) – количество вещества газа, \(R\) – универсальная газовая постоянная, \(T\) – температура газа, \(P\) – давление газа.

Учитывая, что спирт полностью сгорает в атмосфере кислорода, объем углекислого газа будет равен общему объему продуктов сгорания, а температура и давление равны нормальным условиям (0 градусов Цельсия и 1 атмосфере).

\[V_{CO_2} = V_{H_2O} = V = \frac{n_{CO_2}RT}{P} + \frac{n_{H_2O}RT}{P} = \frac{(2n(C_2H_5OH) + 3n(C_2H_5OH))RT}{P}\]

\[V = \frac{5n(C_2H_5OH)RT}{P}\]

Теперь мы можем найти молекулярную формулу спирта, зная следующие соотношения:

\[\frac{13}{M} = n(C_2H_5OH)\]
\[V = \frac{5n(C_2H_5OH)RT}{P}\]

Подставляя значения, получаем:

\[\frac{13}{M} = \frac{5 \cdot 13 \cdot R \cdot 273}{P}\]

Универсальная газовая постоянная \(R \approx 0.0821\) л*атм/(К*моль).

Для удобства решения задачи примем давление \(P = 1\) атмосфера.

Подставив все значения в формулу, получаем:

\[\frac{13}{M} = \frac{5 \cdot 13 \cdot 0.0821 \cdot 273}{1}\]

Решив это уравнение, найдем массу молекулы спирта \(M\).

Для решения второй задачи нам необходимо воспользоваться уравнением реакции горения метанамина:

\[CH_3NH_2 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 3H_2O\]

Из уравнения следует, что соотношение между количеством образующегося углекислого газа и затраченным метанамином будет:

\[\frac{n(CO_2)}{n(CH_3NH_2)} = \frac{1}{1} = 1\]

Теперь рассчитаем количество вещества метанамина:

\[n(CH_3NH_2) = \frac{m_{CH_3NH_2}}{M}\]

где \(m_{CH_3NH_2}\) – масса метанамина, а \(M\) – молярная масса метанамина.

Подставляя значения и решая уравнение, мы найдем количество вещества метанамина.

Чтобы найти объем карбон (IV) оксида, учтем, что при полном сгорании метанамина газы занимают тот же объем, и углекислый газ образуется в количестве, равном объему затраченного метанамина.

Ответ данной задачи будет представлять собой значение объема газа, который можно посчитать, используя уравнение состояния идеального газа:

\[V = \frac{nRT}{P}\]

где \(V\) – объем газа, \(n\) – количество вещества газа, \(R\) – универсальная газовая постоянная, \(T\) – температура газа, \(P\) – давление газа.

Подставляя все значения в формулу, мы найдем объем карбон (IV) оксида.