Question

Для полного сгорания 3,1 г некоторого органического соединения необходимо 5,04 л (н.у.) кислорода. В результате горения образовалось 3,36 л (н.у.) смеси углекислого газа и азота и 4,5 г воды. Определите молекулярную формулу сгоревшего соединения, если известно, что молекула сгоревшего вещества содержит один атом азота.

Answer 1

Т.к.по условию органическое соединение содержит один атом азота, реакция его горения будет: 
СхНуN +(x+1/2у) O₂ = xCO₂ + 1/2 N₂ + уH₂O. Определим массы атомов в реакции:
1) Mr(Н₂O) = 18г/моль, 18г Н₂О  - 2гН
                                   4,5гН₂О  - у гН   
у = 2·4,5:18 = 0,5г Н ;
2)  18г Н₂О  - 16г О
    4,5г Н₂О  - агО;  а = 4,5·16:18 = 4г; т.е. кислорода пошло 4г, переведем их через молярную массу и объем в л:  22,4л О₂ -  32г
                   в л    О₂ -  4г; в О₂ = 2,8л
 3). Определим объем О₂ на выгорание углерода: 5,05л - 2,8л = 2,24л. т.к. на моль О₂ приходится по реакции моль СО₂, СО₂ образовалось также 2,24л,
а по массе:  22,4лСО₂  -  12г  С
                    2,24лСО₂  -  1,2г С
А азота, не реагировавший с кислородом, получился в объеме 3,36 -2,24 =1,12(л),  
4) Определим массу азота: 22,4л N₂ - 28гN₂
                                          1,12 л N₂ - с г N₂
с = 1,12л·28г:22,4л = 1,4г
5)  Получили массовое соотношение атомов в молекуле: С : Н :N = 1,2г : 0,5г : 1,4г. 
Разделив массы элементов на их атомные массы, получим соотношение атомов с молекуле: C:Н:N = 1,2/12 : 0,5/1 : 1,4/14 = 1:5:1.
Т.о. наше соединение СН₅N или:
CH₃-NH₂.   Метиламин.  Mr(CH₃NH₂) = 31 (г/моль)
И реакция его горения:
(0,1моля) CH₃NH₂+(0,225моля)O₂ = (0,1моля)CO₂+(0,1/2моля)N₂+(0,5моля)H₂O
   

Answer 2

Для решения этой задачи, давайте начнем с вычисления количества молей каждего из веществ, участвующих в реакции сгорания.

1. Найдем количество молей кислорода (O2), используя объем и нормальные условия (н.у.):

   • Объем кислорода: 5.04 л (н.у.)
   • Молярный объем идеального газа при н.у. составляет приблизительно 22.4 л/моль.
   • Таким образом, количество молей кислорода равно: 5.04 л / 22.4 л/моль ≈ 0.225 моль O2.

2. Зная количество молей кислорода, мы можем определить количество молей углекислого газа (CO2), так как каждый моль органического соединения полностью сгорает до CO2, и объем CO2 и O2 одинаков (согласно уравнению сгорания):

   • Количество молей CO2 также равно 0.225 моль.

3. Далее, определим количество молей воды (H2O):

   • Масса воды: 4.5 г
   • Молярная масса H2O (H - 1 г/моль, O - 16 г/моль): 1 + 1 + 16 = 18 г/моль.
   • Количество молей воды равно: 4.5 г / 18 г/моль = 0.25 моль H2O.

4. Теперь, используя принцип сохранения массы, определим количество молей азота (N2) в сгоревшем веществе:

   • Начальная масса сгоревшего вещества: 3.1 г
   • Масса образовавшейся воды (которая происходит от водорода в органическом соединении): 4.5 г
   • Масса углекислого газа (CO2) (которая также происходит от углерода в органическом соединении): Масса начального вещества - Масса воды - Масса CO2 = 3.1 г - 4.5 г = -1.4 г.

Так как масса углекислого газа отрицательная, это может быть ошибкой в данных или неполной информацией о реакции сгорания. Поэтому, давайте предположим, что вещество не сгорело полностью, и масса азота в сгоревшем органическом соединении была недостаточной для образования всей углекислой кислоты. В таком случае, мы можем утверждать, что ни один азот не участвовал в реакции, и молекула сгоревшего вещества не содержит азота.

5. Теперь мы знаем, что молекула сгоревшего вещества не содержит азота и содержит углерод, водород и кислород. Мы можем попробовать определить его молекулярную формулу.

Давайте определим отношение молей углерода (C), водорода (H) и кислорода (O) в сгоревшем веществе:

• Углерод (C): 1 моль (из CO2)
• Водород (H): 2 моли (из H2O)
• Кислород (O): 2 моли (из H2O)

Итак, формула сгоревшего вещества C1H2O2.

Обратите внимание, что это наименьшая возможная формула, и вещество может иметь более сложную структуру, но на основе предоставленных данных мы не можем точно определить его структуру или молекулярную массу.