Question

При сгорании смеси паров метанола и этиламина в необходимом количестве кислорода образовалось 40 г воды и 4,56 л н.у газа не поглащающегося раствором гидроксида натрия. Вычислить массовую долю метанола в исходной смеси

Answer 1

         z                               14,3464г
2СH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O
2 моль                                4 моль
   у г                                         хг           4,56 л
4C2H5NH2 + 15O2 =8CO2 + 14H2O + 2N2
4 моль                                    14 моль  2 моль
4,56 л - это азот
1) по объему азота находим массу этиламина и воды (которая образовалась при его горении)
2)находим массу воды от горения метанола
3) находим массу метанола
4) находим массу смеси и массовую долю

1) n(N2) = 4.56 / 22,4 = 0,2036моль
n(c2H5NH2) = 2n(N2) = 0,4072моль
m(c2H5NH2) = 0,4072 * 45= 18,324 г  -  это у
n(H2O) = 7n(N2) = 1,4252моль
m(H2O) = 1,4252 * 18 = 25,6536г    -Это х
2) 40 - 25,6536 = 14,3464 г 

3) n(H2O) = 14,3464 / 18 = 0,797 моль
n(CH3OH) = 1/2 n (H2O) = 0,797 / 2 = 0,3985 моль
m(CH3OH) = 0,3985 * 3 = 12,752г

4) w(CH3OH) = 12,752 / (12,752 + 18,324) =  0,4114  или 41,14%

Answer 2

Для решения этой задачи необходимо воспользоваться химическим уравнением реакции горения смеси паров метанола и этиламина:

CH3OH + (CH3CH2)NH2 + 3O2 -> CO2 + 2H2O + CH3NH2 + CH3CHO

Из уравнения видно, что на каждый моль метанола в смеси необходимо 3 моля кислорода. Поэтому количество метанола в исходной смеси можно определить из количества газа не поглащающегося раствором гидроксида натрия:

n(CH3OH) = n(O2)/3

Объем газа при н.у. необходимо перевести в количество вещества, используя уравнение состояния идеального газа:

n(O2) = PV/RT

где P - давление газа, V - его объем, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Объем газа составляет 4,56 л при стандартных условиях (0°С и 1 атм), поэтому:

n(O2) = (1 атм * 4,56 л) / (0,0821 * 273 К) = 0,173 моль

Тогда количество метанола в исходной смеси будет:

n(CH3OH) = 0,173 моль / 3 = 0,058 моль

Молярная масса метанола равна 32 г/моль, следовательно, масса метанола в исходной смеси будет:

m(CH3OH) = n(CH3OH) * M(CH3OH) = 0,058 моль * 32 г/моль = 1,856 г

Массовая доля метанола в исходной смеси определяется по формуле:

X(CH3OH) = m(CH3OH) / (m(CH3OH) + m((CH3CH2)NH2))

m((CH3CH2)NH2) - масса этиламина в исходной смеси. Ее можно определить из баланса масс:

m((CH3CH2)NH2) + m(CH3OH) + m(O2) = m(H2O) + m(CO2) + m(CH3NH2) + m(CH3CHO)

m((CH3CH2)NH2) = m(H2O) + m(CO2) + m(CH3NH2) + m(CH3CHO) - m(CH3OH) - m(O2)

m((CH3CH2)NH2) = 40 г + (44 г/моль + 31 г/моль + 44 г/моль) * 0,058 моль - 1,856 г - 0,173 моль * 32 г/моль = 24,524 г