Номер 844, страница 198 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

844. Пропиламин разделили на две равные части. Первую часть сожгли в избытке кислорода. После удаления избыточного кислорода и паров воды газообразные продукты сгорания заняли объем 7,84 л (н. у.). При взаимодействии второй части с серной кислотой было выделено 8,4 г средней соли. Определите выход продукта реакции получения соли.

Дано

$V(\text{газообразных продуктов}) = 7,84 \text{ л}$ (н. у.)
$m_{практ.}(\text{соли}) = 8,4 \text{ г}$

Найти

$\eta(\text{соли}) - ?$

Решение

1. Запишем уравнение реакции горения пропиламина ($C_3H_9N$) в избытке кислорода. Газообразными продуктами после удаления паров воды и избытка кислорода являются углекислый газ ($CO_2$) и азот ($N_2$).

$4C_3H_9N + 27O_2 \rightarrow 12CO_2 \uparrow + 2N_2 \uparrow + 18H_2O$

2. Найдем общее количество вещества газообразных продуктов сгорания ($CO_2$ и $N_2$) при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газов $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$n(\text{газов}) = \frac{V(\text{газов})}{V_m} = \frac{7,84 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,35 \text{ моль}$

3. Определим количество вещества пропиламина в первой части. Пусть количество вещества $C_3H_9N$ равно $x$ моль. Согласно уравнению реакции, из $4$ моль $C_3H_9N$ образуется $12$ моль $CO_2$ и $2$ моль $N_2$. Следовательно, из $x$ моль $C_3H_9N$ образуется $3x$ моль $CO_2$ и $0,5x$ моль $N_2$.

$n(\text{газов}) = n(CO_2) + n(N_2) = 3x + 0,5x = 3,5x$

Приравняем это значение к найденному ранее:

$3,5x = 0,35 \text{ моль} \Rightarrow x = 0,1 \text{ моль}$

Таким образом, в первой (а значит, и во второй) части содержалось $0,1$ моль пропиламина. Это теоретическое количество вещества для второй реакции.

$n_{теор.}(C_3H_9N) = 0,1 \text{ моль}$

4. Запишем уравнение реакции второй части пропиламина с серной кислотой. Пропиламин — основание, серная кислота — двухосновная кислота. При образовании средней соли реагируют 2 молекулы амина и 1 молекула кислоты. Образуется сульфат пропиламмония.

$2C_3H_9N + H_2SO_4 \rightarrow (C_3H_9NH_3)_2SO_4$

5. Найдем теоретически возможное количество вещества и массу образовавшейся соли. По уравнению реакции:

$n_{теор.}(\text{соли}) = \frac{1}{2} n_{теор.}(C_3H_9N) = \frac{1}{2} \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

Рассчитаем молярную массу соли, сульфата пропиламмония $(C_3H_9NH_3)_2SO_4$:

$M((C_3H_9NH_3)_2SO_4) = 2 \cdot M(C_3H_{10}N^+) + M(SO_4^{2-}) = 2 \cdot (3 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 14) + (32 + 4 \cdot 16) = 2 \cdot 60 + 96 = 216 \text{ г/моль}$

Теперь найдем теоретическую массу соли:

$m_{теор.}(\text{соли}) = n_{теор.}(\text{соли}) \cdot M(\text{соли}) = 0,05 \text{ моль} \cdot 216 \text{ г/моль} = 10,8 \text{ г}$

6. Определим выход продукта реакции получения соли ($\eta$) как отношение практической массы к теоретической.

$\eta = \frac{m_{практ.}}{m_{теор.}} \cdot 100\% = \frac{8,4 \text{ г}}{10,8 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,7778 \cdot 100\% \approx 77,8\%$

Ответ: Выход продукта реакции получения соли составляет 77,8%.