Question

8,96 л (н. у.) метиламина сожгли в избытке кислорода. Полученную газовую смесь привели к н. у. и пропустили через озонатор, причем оказалось, что ее плотность при этом увеличилась на 4,17% и стала равной 1,643 г/л (н. у.). Определите исходный объем кислорода и объемные доли веществ в конечной газовой смеси.

Answer 1

Дано:
V(CH3NH2) = 8.96 л ρ(смесь после озонирования) = 1.643 г/л Δρ/ρ(до) = 4.17/100 = 0.0417

Найти:
V(O2), ω(CO2), ω(N2), ω(H2O), ω(O3) в конечной смеси.

Решение:

Уравнение горения метиламина:
2CH3NH2 + 9/2 O2 = 2CO2 + N2 + 6H2O
n(CH3NH2) = V(CH3NH2)/Vm = 8.96 л / 22.4 л/моль = 0.4 моль

Из уравнения:
n(O2) = (9/4) * n(CH3NH2) = (9/4) * 0.4 моль = 0.9 моль V(O2) = n(O2) * Vm = 0.9 моль * 22.4 л/моль = 20.16 л

После горения:
n(CO2) = n(CH3NH2) = 0.4 моль n(N2) = 0.5 * n(CH3NH2) = 0.2 моль n(H2O) = 3 * n(CH3NH2) = 1.2 моль

Общее число молей до озонирования: n(до) = 0.4 + 0.2 + 1.2 = 1.8 моль V(до) = n(до) * Vm = 1.8 моль * 22.4 л/моль = 40.32 л

Плотность до озонирования: ρ(до) = 1.643 г/л / (1 + 0.0417) = 1.577 г/л
M(до) = ρ(до) * Vm = 1.577 г/л * 22.4 л/моль = 35.3 г/моль

Пусть х - количество молей озона. Тогда:

(0.444 + 0.228 + 1.2*18 + 48x) / (1.8 + x) = 35.3 г/моль
17.6 + 5.6 + 21.6 + 48x = 35.3(1.8 + x)
44.8 + 48x = 63.54 + 35.3x
12.7x = 18.74
x ≈ 1.47 моль

Общее число молей после озонирования: n(после) = 1.8 + 1.47 = 3.27 моль
ω(CO2) = (0.4/3.27)*100% ≈ 12.2% ω(N2) = (0.2/3.27)*100% ≈ 6.1% ω(H2O) = (1.2/3.27)*100% ≈ 36.7% ω(O3) = (1.47/3.27)*100% ≈ 44.9%

Ответ:
V(O2) = 20.16 л ω(CO2) ≈ 12.2% ω(N2) ≈ 6.1% ω(H2O) ≈ 36.7% ω(O3) ≈ 44.9%