Яка молекулярна формула аміну, якщо 13.5 г цього первинного аміну було спалено, отримавши 3.36 л азоту та 18.9 г води?

Snezhok

31

Для решения этой задачи нам необходимо сначала определить количество азота и водорода в данном амине на основе предоставленной информации. Затем мы сможем вычислить молекулярную формулу амина.

1. Найдем количество молей азота, используя объем и условия задачи:
Молярный объем газа при нормальных условиях (0°C и 1 атм) составляет около 22.4 л/моль. Следовательно, чтобы определить количество молей азота, мы поделим объем азота на молярный объем:
\[
n(\text{{азот}}) = \frac{{\text{{объем азота}}}}{{\text{{молярный объем азота}}}} = \frac{{3.36}}{{22.4}}.
\]

2. Затем найдем количество молей воды:
Для этого сначала найдем массу водорода в воде, используя уравнение реакции горения:
\[
2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O.
\]
Из уравнения следует, что на каждую молекулу воды приходится 2 молекулы водорода. Масса водорода можно рассчитать, используя соотношение водород / вода:
\[
m(\text{{водород}}) = 2 \cdot \frac{{m(\text{{вода}})}}{{М(\text{{вода}})}} = 2 \cdot \frac{{18.9}}{{18}},
\]
где \(М(\text{{вода}})\) - молярная масса воды.

Затем найдем количество молей водорода, разделив его массу на молярную массу водорода (1 г/моль).

3. Теперь, зная количество молей азота и водорода, определим количество молей амина:
Мы знаем, что масса амина равна 13.5 г, поэтому можем использовать массу амина и его молярную массу для расчета количества молей:
\[
n(\text{{амин}}) = \frac{{m(\text{{амин}})}}{{М(\text{{амин}})}},
\]
где \(М(\text{{амин}})\) - молярная масса амина.

4. Найдем отношение количества молей азота и водорода к количеству молей амина:
\[
\frac{{n(\text{{азот}})}}{{n(\text{{амин}})}} = a, \quad \frac{{n(\text{{водород}})}}{{n(\text{{амин}})}} = b.
\]

5. Последним шагом будет определение молекулярной формулы амина:
Молекулярная формула амина может быть определена, рассматривая соотношение количества атомов азота и водорода в амине. Если это простой амин, его молекулярная формула будет \(NH_2\). Если это сложный амин, то молекулярная формула будет \(N_aX_b\), где \(X\) - атомы, отличные от азота и водорода.

Итак, чтобы подвергнуться дальнейшей обработке, положим отношение \(a\) и \(b\) в простое рациональное число, например \(a:b = 1:2\). Затем применяем это отношение к элементу с наименьшим количеством атомов, который в данном случае является азотом. Получаем:
\[
N_{a"}H_2,
\]
где \(a" = 2a = 2\), и \(N_{a"}\) представляет атомы амина, которые соответствуют этому отношению.

Таким образом, молекулярная формула амина будет \(N_{a"}H_2\).

Учитывая, что \(a = \frac{{n(\text{{азот}})}}{{n(\text{{амин}})}}\) и \(a" = 2a = 2 \cdot \left( \frac{{n(\text{{азот}})}}{{n(\text{{амин}})}} \right)\), мы можем использовать значения, вычисленные на предыдущих этапах, чтобы подставить их в молекулярную формулу амина. Мы получим окончательный ответ на задачу с детальными пояснениями.

Примечание: Вероятно, полагать, что рассчитанный ответ будет давать целое число атомов, что делает формулу амина более простой. Однако, это не всегда так, и решение, основанное на пошаговых вычислениях, дает более точный результат.