2 л метиламина (CH3NH2) смешали с 6 л кислорода при нормальных условиях и подожгли. Определите плотность, и объем образовавшейся газовой смеси после приведения ее к нормальным условиям.
1. Запишем уравнение реакции:
4CH3NH2 + 9O2 → 4CO2 + 2N2 + 10H2O↓ + (O2)
Определяем, какое вещество было в избытке, и какое в недостатке. Для этого объемы исходных газов делим на коэффициенты в уравнении реакции, и полученные цифры сравниваем между собой:
2 / 4 = 0,5; 6 / 9 = 0,667; 0,667 > 0,5. Следовательно, кислород был в избытке, а метиламин в недостатке.
2. Расчет ведем по веществу, бывшему в недостатке, т.е. по метиламину.
Согласно уравнению реакции 4 объема метиламина реагируют с 9 объемами кислорода с образованием 4 объемов оксида углерода (IV) и 2 объемов азота (вода при приведении к нормальным условиям конденсируется в жидкость). Таким образом, объем образовавшегося СО2 равен объему сгоревшего метиламина (2 л), объем образовавшегося азота в два раза меньше (1 л), объем прореагировавшего кислорода в 4 / 9 раза больше объема метиламина (2,25 · 2 = 4,5 л). Кислорода осталось (6 – 4,5 = 1,5 л).
3. Конечная газовая смесь содержит 2 л СО2, 1 л N2 и 1,5 л О2.
V(конечной газовой смеси) = V(CO2) + V(N2) + V(O2) = 2 + 1 + 1,5 = 4,5 л.
4. Определяем среднюю молярную массу, и плотность конечной газовой смеси:
Мср. = ϕ(СО2) · М(СО2) + ϕ(N2) · M(N2) + ϕ(О2) · М(О2) =
= (2 / 4,5) · 44 + (1 / 4,5) · 28 + (1,5 / 4,5) · 32 = 36,44 г/моль.
ρ= Мср. / 22,4 = 36,44 / 22,4 = 1,627 г/л