Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 3714
2023-09-13 
Образец гомолога аминопиридина массой 2,72 г поместили в стальной сосуд объемом 6,00 л, затем туда ввели 5,824 л кислорода (и. у.). После полного сгорания вещества давление в сосуде составило 246,8 кПа при температуре $251^{ \circ} C$. Установите возможные структуры анализируемого вещества (приведите формулы четырех изомеров).
Решение:
Вычислим количество вещества кислорода, введенного в сосуд:
$\nu (O_{2})_{доб} = \frac{V(O_{2})}{V_{m}}; \nu (O_{2})_{доб} = \frac{5,824}{22,4} = 0,26 моль$.
Воспользовавшись уравнением Менделеева - Клапейрона, рассчитаем суммарное количество вещества газов после завершения реакции:
$\nu(газы)_{сумм} = \frac{pV}{RT}; \nu(газы)_{сумм} = \frac{246,8 \cdot 6}{8,31 \cdot 524} =0,34 моль$.
Молекулярная формула членов гомологического ряда аминопиридина имеет вид: $C_{n}H_{2n-4}N_{2}; M(C_{n}H_{2n - 4}N_{2}) = 14n + 24$. Запишем уравнение реакции горения в общем виде:
$C_{n}H_{2n-4}N_{2} + (1,5n - 1)O_{2} \rightarrow nCO_{2} + (n-2)H_{2}O + N_{2}$
Обозначим в дальнейших формулах $C_{n}H_{2n - 4}N_{2}$ как $X$ и установим стехиометрические соотношения по уравнению реакции:
$\nu (O_{2})_{вст} = (1,5n - 1) \nu (X)$;
$\nu (CO_{2}) = n \nu (C); \nu (H_{2}O) = (n-2) \nu (X); \nu (N_{2}) = \nu (X)$.
Составим уравнение материального баланса:
$\nu(O_{2})_{доб} - \nu (O_{2})_{вст} + \nu (CO_{2}) + \nu (H_{2}O) + \nu (N_{2})= \nu (газы)_{сумм}$;
$0,26 - (1,5n - 1) \nu (X) + n \nu(X) + (n-2) \nu (X) + \nu (X) = 0,34$;
после упрощения получаем: $0,5n \nu (X)=0,08$.
Выразим количество вещества гомолога аминопиридина:
$\nu (X) = \frac{m(X)}{M(X)}; \nu (X) = \frac{2,72}{14n+24}$.
Составим уравнение:
$0,5n \frac{2,72}{14n + 24} = 0,08$; откуда $n = 8$.
Таким образом, в молекуле искомого соединения содержится 8 атомов углерода. Возможные структуры: пропил-; изопропил-, тетраметил- и метилэти-ламинопиридины.
Образец гомолога аминопиридина массой 2,72 г поместили в стальной сосуд объемом 6,00 л, затем туда ввели 5,824 л кислорода (и. у.). После полного сгорания вещества давление в сосуде составило 246,8 кПа при температуре $251^{ \circ} C$. Установите возможные структуры анализируемого вещества (приведите формулы четырех изомеров).
Решение:
Вычислим количество вещества кислорода, введенного в сосуд:
$\nu (O_{2})_{доб} = \frac{V(O_{2})}{V_{m}}; \nu (O_{2})_{доб} = \frac{5,824}{22,4} = 0,26 моль$.
Воспользовавшись уравнением Менделеева - Клапейрона, рассчитаем суммарное количество вещества газов после завершения реакции:
$\nu(газы)_{сумм} = \frac{pV}{RT}; \nu(газы)_{сумм} = \frac{246,8 \cdot 6}{8,31 \cdot 524} =0,34 моль$.
Молекулярная формула членов гомологического ряда аминопиридина имеет вид: $C_{n}H_{2n-4}N_{2}; M(C_{n}H_{2n - 4}N_{2}) = 14n + 24$. Запишем уравнение реакции горения в общем виде:
$C_{n}H_{2n-4}N_{2} + (1,5n - 1)O_{2} \rightarrow nCO_{2} + (n-2)H_{2}O + N_{2}$
Обозначим в дальнейших формулах $C_{n}H_{2n - 4}N_{2}$ как $X$ и установим стехиометрические соотношения по уравнению реакции:
$\nu (O_{2})_{вст} = (1,5n - 1) \nu (X)$;
$\nu (CO_{2}) = n \nu (C); \nu (H_{2}O) = (n-2) \nu (X); \nu (N_{2}) = \nu (X)$.
Составим уравнение материального баланса:
$\nu(O_{2})_{доб} - \nu (O_{2})_{вст} + \nu (CO_{2}) + \nu (H_{2}O) + \nu (N_{2})= \nu (газы)_{сумм}$;
$0,26 - (1,5n - 1) \nu (X) + n \nu(X) + (n-2) \nu (X) + \nu (X) = 0,34$;
после упрощения получаем: $0,5n \nu (X)=0,08$.
Выразим количество вещества гомолога аминопиридина:
$\nu (X) = \frac{m(X)}{M(X)}; \nu (X) = \frac{2,72}{14n+24}$.
Составим уравнение:
$0,5n \frac{2,72}{14n + 24} = 0,08$; откуда $n = 8$.
Таким образом, в молекуле искомого соединения содержится 8 атомов углерода. Возможные структуры: пропил-; изопропил-, тетраметил- и метилэти-ламинопиридины.
