Какова масса и объем азота, полученного при окончательном сгорании 3,1 г метиламина?

Lapka

33

Для решения этой задачи, нужно знать стехиометрические соотношения между веществами, участвующими в реакции сгорания метиламина. Различные реакционные уравнения могут быть представлены следующим образом:

\[
\begin{align*}
\text{Метиламин } & (CH_3NH_2) + \text{ Кислород } (O_2) \rightarrow \text{ Азот } (N_2) + \text{ Вода } (H_2O) + \text{ Углекислый газ } (CO_2) \\
\text{2 моля метиламина } & (2 \, \text{CH}_3\text{NH}_2) + 5 \, \text{молей кислорода } (5 \, O_2) \rightarrow \text{ 2 моля азота } (2 \, N_2) + \text{ 6 молей воды } (6 \, H_2O) + \text{ 4 молей углекислого газа } (4 \, CO_2)
\end{align*}
\]

Из стехиометрических соотношений видно, что для образования каждой молекулы азота требуется 2 молекулы метиламина. Теперь давайте решим задачу.

Шаг 1: Найдем количество молей метиламина, используя формулу:

\[
\text{Количество молей} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}}
\]

Молярная масса метиламина (CH3NH2) равна сумме массы атомов углерода, водорода и азота:

\[
\text{Молярная масса CH}_3\text{NH}_2 = 1 \cdot 12.01 + 3 \cdot 1.01 + 1 \cdot 14.01 = 31.07 \, \text{г/моль}
\]

\[
\text{Количество молей} = \frac{3.1 \, \text{г}}{31.07 \, \text{г/моль}} = 0.1 \, \text{моль метиламина}
\]

Шаг 2: Рассмотрим соотношение между метиламином и азотом в реакции:

\[
2 \, \text{моль метиламина} \rightarrow 2 \, \text{моль азота}
\]

Зная, что у нас есть 0.1 моль метиламина, можем использовать пропорцию, чтобы найти количество молей азота:

\[
\frac{0.1 \, \text{моль метиламина}}{2 \, \text{моль метиламина}} = \frac{x \, \text{моль азота}}{2 \, \text{моль азота}}
\]

Упростив, мы получим:

\[
x \, \text{моль азота} = \frac{0.1 \, \text{моль метиламина} \times 2 \, \text{моль азота}}{2 \, \text{моль метиламина}}
\]

\[
x \, \text{моль азота} = 0.1 \, \text{моль азота}
\]

Шаг 3: Теперь, чтобы найти массу азота, используем ту же формулу:

\[
\text{Масса} = \text{Количество молей} \times \text{Молярная масса}
\]

Молярная масса азота (N2) равна удвоенной массе атома азота:

\[
\text{Молярная масса N}_2 = 2 \times 14.01 = 28.02 \, \text{г/моль}
\]

Теперь можем вычислить массу азота:

\[
\text{Масса азота} = 0.1 \, \text{моль азота} \times 28.02 \, \text{г/моль} = 2.802 \, \text{г}
\]

Таким образом, масса азота, полученного при окончательном сгорании 3.1 г метиламина, составляет 2.802 г.