Дано:
- 2 л метиламина (CH3NH2)
- 6 л кислорода (O2)
при нормальных условиях.
Найти:
- объем и плотность образовавшейся газовой смеси после реакции.
Решение:
1) Запишем уравнение реакции между метиламином и кислородом:
4 CH3NH2 + 9 O2 -> 4 CO2 + 2 N2 + 10 H2O
Так как вода конденсируется в жидкость при нормальных условиях, её объем не учитываем.
2) Определим, какое вещество находится в недостатке. Сначала найдем соотношение реагентов по объему.
Согласно уравнению, 4 объема метиламина реагируют с 9 объемами кислорода.
Для 2 л метиламина нам нужно:
(2 л CH3NH2) * (9 л O2 / 4 л CH3NH2) = 4,5 л O2.
У нас есть 6 л кислорода, что больше необходимого, значит метиламин является ограничивающим реагентом.
3) Теперь определим продукты реакции:
- Объем образовавшегося CO2 равен объему сгоревшего метиламина, то есть 2 л.
- Объем образовавшегося N2 равен половине объема метиламина, то есть 1 л.
- Объем прореагировавшего кислорода: 4,5 л O2.
4) Рассчитаем оставшееся количество кислорода:
Остаток O2 = 6 л - 4,5 л = 1,5 л.
5) Теперь составим конечную газовую смесь:
Конечный объем газов = V(CO2) + V(N2) + V(O2) = 2 л + 1 л + 1,5 л = 4,5 л.
6) Определим среднюю молярную массу образовавшейся газовой смеси:
Средняя молярная масса Мср = (V(CO2) * M(CO2) + V(N2) * M(N2) + V(O2) * M(O2)) / V(газовой смеси)
Где:
- M(CO2) = 44 г/моль
- M(N2) = 28 г/моль
- M(O2) = 32 г/моль
Подставляем значения:
Мср = (2 * 44 + 1 * 28 + 1,5 * 32) / 4,5
= (88 + 28 + 48) / 4,5
= 164 / 4,5 ≈ 36,44 г/моль.
7) Найдем плотность образовавшейся газовой смеси:
P = Мср / Vm,
где Vm = 22,4 л/моль.
P = 36,44 г/моль / 22,4 л/моль ≈ 1,627 г/л.
Ответ:
Объем конечной газовой смеси = 4,5 л; плотность = 1,627 г/л.