Какова массовая доля пропиламина в исходном растворе, если раствор пропиламина в диэтиловом эфире полностью сгорел

Yagnenok

67

Для решения этой задачи, нам нужно применить закон сохранения массы и закон пропорциональности стехиометрии химических реакций.

Итак, давайте разобьем задачу на несколько шагов для более ясного решения:

Шаг 1: Рассмотрение реакции горения пропиламина в кислороде.
2 C3H7NH2 + 9 O2 -> 6 CO2 + 8 H2O + N2

Из стехиометрии данной реакции известно, что при полном сгорании одной молекулы пропиламина образуется 6 молекул CO2 и 8 молекул H2O. Это соотношение соответствует постоянному коэффициенту пропорциональности.

Шаг 2: Рассмотрение реакции с серной кислотой.
H2SO4 + 2 NH3 -> (NH4)2SO4

Из данной реакции можно сделать вывод, что каждая молекула серной кислоты реагирует с двумя молекулами аммиака, образуя сульфат аммония.

Шаг 3: Нахождение массы пропиламина в исходном растворе.
Для этого мы будем использовать закон сохранения массы.

Массовая доля пропиламина (м_пропиламин) в исходном растворе может быть рассчитана по формуле:

м_пропиламин = (масса пропиламина / масса исходного раствора) * 100%

Шаг 4: Вычисление массы пропиламина.
Для этого мы будем использовать информацию о массе, которую набрала серная кислота после прохождения через нее газовых продуктов.

Масса пропиламина = масса серной кислоты * (массовая доля пропиламина в серной кислоте / массовая доля серной кислоты в серной кислоте)

Шаг 5: Вычисление массовой доли пропиламина.
Теперь, когда у нас есть масса пропиламина и масса исходного раствора, мы можем рассчитать массовую долю пропиламина в исходном растворе.

м_пропиламин = (масса пропиламина / масса исходного раствора) * 100%

Теперь, когда мы разобрались с пошаговым планом, давайте рассчитаем все значения.

По формуле м = n * M, где m - масса вещества, n - количество вещества, M - молярная масса вещества:
Молярная масса пропиламина (C3H7NH2) = 3 * M(С) + 7 * M(H) + M(N) = 3 * 12.01 + 7 * 1.01 + 14.01 = 59.11 г/моль
Молярная масса серной кислоты (H2SO4) = 2 * M(H) + M(S) + 4 * M(O) = 2 * 1.01 + 32.07 + 4 * 16.00 = 98.09 г/моль

Шаг 1: Расчет массы пропиламина.
Из объема газовых продуктов на выходе из склянки и данных о реакции горения пропиламина, мы можем найти количество пропиламина, используя идеальный газовый закон:

V = n * R * T / P,

где V - объем газовых продуктов (в данном случае 88.5 л), n - количество пропиламина, R - универсальная газовая постоянная (0.0821 л * атм / (моль * К)), T - температура (предполагаем комнатной температуре, 298 К), P - давление (предполагаем атмосферное давление, 1 атм).

n = V * P / ( R * T ) = 88.5 * 1 / ( 0.0821 * 298 ) = 3.56 моль пропиламина

Масса пропиламина = количество пропиламина * молярная масса пропиламина = 3.56 * 59.11 = 210.21 г

Шаг 2: Расчет массы серной кислоты после реакции.
Масса серной кислоты увеличилась на 89.1 г после прохождения через нее газовых продуктов.

Масса пропиламина в серной кислоте = масса серной кислоты * (массовая доля пропиламина в серной кислоте / массовая доля серной кислоты в серной кислоте)

Давайте обозначим данное отношение как x.

x = (210.21 г / масса исходного раствора)

Тогда, масса серной кислоты = (масса серной кислоты + 89.1 г) / x

Шаг 3: Расчет массовой доли пропиламина.
Теперь мы можем использовать найденные значения, чтобы рассчитать массовую долю пропиламина в исходном растворе.

массовая доля пропиламина = (масса пропиламина / масса исходного раствора) * 100%
= (210.21 г / (масса серной кислоты + 89.1 г)) * 100%

Таким образом, мы можем рассчитать массовую долю пропиламина в исходном растворе, используя найденные значения.