Дано:
масса смеси газов = 54 г
массовая доля кислорода в смеси газов = избыточна
массовая доля КОН в растворе = 20%
объём газа, не поглощенного щелочью = 13,44 л
Найти:
формулу амина
Решение:
1. Найдем массу кислорода в смеси газов:
m(O2) = 54 г * x(O2)
где x(O2) - массовая доля кислорода в смеси газов
Так как кислорода в смеси было избыток, то можем считать, что он был полностью потрачен на сгорание амина:
m(O2) = 16 г/моль * n(NH3)
где 16 г/моль - молярная масса кислорода, n(NH3) - количество молей амина
Отсюда получаем:
n(NH3) = m(O2) / (16 г/моль) = 54 г * x(O2) / (16 г/моль)
2. Найдем количество газа, который не поглотил КОН:
V(N2) = V(смеси) - V(O2)
где V(смеси) - объем смеси газов, V(O2) - объем кислорода в смеси газов
Объем кислорода в смеси газов можно найти по формуле идеального газа:
V(O2) = n(O2) * R * T / P
где n(O2) - количество молей кислорода, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, P - давление
Так как условия задачи не указаны, предположим, что данные относятся к нормальным условиям (н.у):
R = 0,0821 л * атм / (моль * К)
T = 273 К
P = 1 атм
Отсюда получаем:
V(O2) = n(O2) * 0,0821 л * атм / (моль * К) * 273 К / 1 атм = n(O2) * 22,4 л/моль
Так как кислорода и аммиака было в стехиометрических пропорциях, то и количество молей аммиака равно n(NH3):
n(N2) = V(смеси) - V(O2) = 13,44 л - n(O2) * 22,4 л/моль
3. Найдем количество молей аммиака:
n(NH3) = n(N2)
4. Найдем массу аммиака:
m(NH3) = n(NH3) * 17 г/моль
где 17 г/моль - молярная масса аммиака
5. Определим формулу амина:
Найденную массу аммиака сравним с массой, которую занимали бы молекулы амина при нормальных условиях (н.у). Для этого воспользуемся формулой идеального газа:
V(NH3) = n(NH3) * R * T / P
где V(NH3) - объем, занимаемый аммиаком при н.у.
Так как предполагаемая масса аммиака больше массы, которую занимали бы молекулы амина при н.у., то следует предположить, что это был аммиак.
Рассчитаем объем, который занимала бы масса аммиака при н.у.:
V(NH3) = m(NH3) / (17 г/моль) * 0,0821 л * атм / (моль * К) * 273 К / 1 атм = 13,44 л
Ответ: NH3 (аммиак)