Question

Смесь массой 14,94 г, содержащую уксусную кислоту и гидросульфат амина, разделили на две равные части. Первую часть смеси обработали 72,7 мл 10%-ного (по массе) раствора гидроксида натрия (плотность 1,1 г/мл). Полученный раствор нагревали до полного удаления амина. После этого для нейтрализации раствора потребовалось 27,8 мл 10%-ной (по массе) соляной кислоты (плотность 1,05 г/мл). При обработке второй части смеси уксусной кислоты и гидросульфата амина избытком водного раствора нитрата бария выделился осадок массой 6,99 г. Установите молекулярную формулу амина и напишите уравнения реакций.

Answer 1

дано:
- масса смеси: 14,94 г
- объем раствора NaOH: 72,7 мл
- концентрация раствора NaOH: 10% (по массе)
- плотность раствора NaOH: 1,1 г/мл
- объем раствора HCl: 27,8 мл
- концентрация раствора HCl: 10% (по массе)
- плотность раствора HCl: 1,05 г/мл
- масса осадка BaSO4: 6,99 г
- молекулярная масса NaOH: 40 г/моль
- молекулярная масса HCl: 36,5 г/моль
- молекулярная масса BaSO4: 233 г/моль

найти:
- молекулярную формулу амина

решение:

1. Рассчитаем массу гидроксида натрия в растворе:
   m(NaOH) = V(NaOH) * P(NaOH) = 0,0727 л * 1,1 г/мл = 80 г * 0,10 = 8,0 г (гидроксид натрия)

2. Рассчитаем количество моль NaOH:
   n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 8,0 г / 40 г/моль = 0,2 моль

3. Уравнение реакции между уксусной кислотой (CH3COOH) и NaOH:
   CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

   Для полного нейтрализования уксусной кислоты требуется 0,2 моль NaOH.

4. Рассчитаем массу соляной кислоты, необходимую для нейтрализации:
   m(HCl) = V(HCl) * P(HCl) = 0,0278 л * 1,05 г/мл = 29,19 г * 0,10 = 2,918 г

5. Рассчитаем количество моль HCl:
   n(HCl) = m(HCl) / M(HCl) = 2,918 г / 36,5 г/моль ≈ 0,08 моль

6. Реакция нейтрализации HCl с остатками NaOH:
   NaOH + HCl → NaCl + H2O

   Из этого следует, что оставшаяся часть уксусной кислоты после нейтрализации составила 0,2 - 0,08 = 0,12 моль.

7. Найдем количество моль уксусной кислоты:
   n(CH3COOH) = 0,12 моль

8. Теперь найдем количество амина в первой части смеси. Общая масса смеси 14,94 г, значит:
   масса амина = 14,94 г / 2 - масса (уксусной кислоты + остатки).

9. После обработки второй части смеси, где выделился осадок BaSO4 (сульфат бария):
   Ba^2+ + SO4^2− → BaSO4 (осадок)

10. Рассчитаем количество моль BaSO4:
    n(BaSO4) = m(BaSO4) / M(BaSO4) = 6,99 г / 233 г/моль ≈ 0,03 моль

11. Это означает, что у нас 0,03 моль SO4^2−, следовательно, это количество соответствует количеству амина, так как он является сульфатом.

12. Предположим, что общее количество амина можно записать как R-NH2, где R - углеводородный радикал.
    
13. Соотношение между аминами и количеством уксусной кислоты, учитывая, что каждый амин реагирует с одной молекулой уксусной кислоты, указывает на то, что мы имеем один амин на каждую молекулу уксусной кислоты.

14. Таким образом, молекулярная формула амина может быть CnH2n+1NH2. Учитывая данные о реакциях, можно сделать вывод о том, что это алифатический амин, вероятно, метиламин или этаноламин.

ответ:
По расчетам, молекулярная формула амина, содержащегося в смеси, может быть C2H7N (этаноламин).