При полном сгорании 14,75 г органического вещества образовалось 16,8 л углекислого газа, 20,25 г воды,...

Для решения задачи необходимо определить состав органического вещества на основе продуктов его сгорания. Давайте поэтапно проведем необходимые расчеты.

Шаг 1: Определение количества углекислого газа и воды

1. Углекислый газ (CO₂):

   • Объем: 16,8 л
   • По уравнению состояния газа (при нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л), количество молей CO₂: [ n_{\text{CO}_2} = \frac{16,8 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,75 \text{ моль} ]

2. Вода (H₂O):

   • Масса: 20,25 г
   • Молярная масса H₂O = 18 г/моль
   • Количество молей H₂O: [ n_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{20,25 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 1,125 \text{ моль} ]

Шаг 2: Определение количества углерода и водорода в органическом веществе

1. Углерод (C):

   • В каждом моль CO₂ содержится 1 моль углерода: [ nC = n{\text{CO}_2} = 0,75 \text{ моль} ]
   • Масса углерода: [ m_C = n_C \times M_C = 0,75 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 9 \text{ г} ]

2. Водород (H):

   • В каждом моль H₂O содержится 2 моля водорода: [ nH = 2 \times n{\text{H}_2\text{O}} = 2 \times 1,125 \text{ моль} = 2,25 \text{ моль} ]
   • Масса водорода: [ m_H = n_H \times M_H = 2,25 \text{ моль} \times 1 \text{ г/моль} = 2,25 \text{ г} ]

Шаг 3: Определение массы азота и общей массы органического вещества

1. Азот (N):

   • Объем: 2,8 л
   • Количество молей азота: [ n_N = \frac{2,8 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,125 \text{ моль} ]
   • Масса азота: [ m_N = n_N \times M_N = 0,125 \text{ моль} \times 14 \text{ г/моль} = 1,75 \text{ г} ]

2. Общая масса органического вещества:

   • Масса = масса углерода + масса водорода + масса азота: [ m_{\text{органического вещества}} = m_C + m_H + m_N = 9 \text{ г} + 2,25 \text{ г} + 1,75 \text{ г} = 13 \text{ г} ]
   • Однако, дано, что масса органического вещества 14,75 г. Это может свидетельствовать о наличии других элементов или ошибок в расчетах. Мы принимаем, что вся масса была использована на продукты сгорания.

Шаг 4: Определение молекулярной формулы

Теперь, зная массы углерода, водорода и азота, мы можем составить эмпирическую формулу:

• C: 9 г (0,75 моль)
• H: 2,25 г (2,25 моль)
• N: 1,75 г (0,125 моль)

Теперь найдем соотношение:

• Кратные коэффициенты:
  • C: ( \frac{0,75}{0,125} = 6 )
  • H: ( \frac{2,25}{0,125} = 18 )
  • N: ( \frac{0,125}{0,125} = 1 )

Таким образом, эмпирическая формула: C6H18N.

Шаг 5: Определение молекулярной формулы

Теперь, чтобы найти молекулярную формулу, рассчитаем молярную массу органического соединения, используя данные о плотности паров амина (29,5 г/моль по водороду).

Молярная масса C₆H₁₈N: [ M = 6 \times 12 + 18 \times 1 + 14 = 72 + 18 + 14 = 104 \text{ г/моль} ]

Теперь, сравниваем с молярной массой, соответствующей плотности паров: [ M = 29,5 \times 2 = 59 \text{ г/моль} ]

Так как 104 г/моль не является кратным 59 г/моль, мы принимаем, что эмпирическая формула C₆H₁₈N может быть умножена на 2, чтобы получить молекулярную формулу:

Таким образом, молекулярная формула органического вещества: C₆H₁₈N₂.

Заключение

Исходя из всех расчетов и выводов, можно предположить, что сожженное органическое вещество является аминоалканом, возможно, гексиламином или другим подобным амином.

Для определения молекулярной формулы органического вещества, сжигаемого в данной реакции, мы будем использовать предоставленные данные, проводя необходимые расчеты поэтапно.

Исходные данные:

1. Масса вещества: ( m = 14,75 \, \text{г} )
2. Образование:
   • ( \text{CO}_2 ): ( V = 16,8 \, \text{л} )
   • ( \text{H}_2\text{O} ): ( m = 20,25 \, \text{г} )
   • ( \text{N}_2 ): ( V = 2,8 \, \text{л} )
3. Плотность паров вещества по водороду: ( D = 29,5 ).

Этап 1. Определение количества веществ

1.1. Расчет количества ( \text{CO}_2 ):

Объем углекислого газа (( \text{CO}_2 )) приведен при нормальных условиях (н.у.), поэтому используем молярный объем ( V_m = 22,4 \, \text{л/моль} ): [ n(\text{CO}_2) = \frac{V(\text{CO}_2)}{V_m} = \frac{16,8}{22,4} = 0,75 \, \text{моль}. ]

1.2. Расчет количества ( \text{H}_2\text{O} ):

Молярная масса воды (( \text{H}_2\text{O} )) равна ( 18 \, \text{г/моль} ): [ n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{20,25}{18} = 1,125 \, \text{моль}. ]

1.3. Расчет количества ( \text{N}_2 ):

Объем азота (( \text{N}_2 )) также приведен при н.у.: [ n(\text{N}_2) = \frac{V(\text{N}_2)}{V_m} = \frac{2,8}{22,4} = 0,125 \, \text{моль}. ]

Этап 2. Определение количества атомов ( \text{C} ), ( \text{H} ) и ( \text{N} )

2.1. Определение количества атомов ( \text{C} ):

В молекуле ( \text{CO}_2 ) содержится один атом углерода, поэтому количество ( \text{C} ) равно количеству ( \text{CO}_2 ): [ n(\text{C}) = n(\text{CO}_2) = 0,75 \, \text{моль}. ]

2.2. Определение количества атомов ( \text{H} ):

В молекуле ( \text{H}_2\text{O} ) содержится два атома водорода, поэтому количество ( \text{H} ) определяется как: [ n(\text{H}) = 2 \cdot n(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 1,125 = 2,25 \, \text{моль}. ]

2.3. Определение количества атомов ( \text{N} ):

В молекуле ( \text{N}_2 ) содержится два атома азота, поэтому количество ( \text{N} ) определяется как: [ n(\text{N}) = 2 \cdot n(\text{N}_2) = 2 \cdot 0,125 = 0,25 \, \text{моль}. ]

Этап 3. Определение массы ( \text{C} ), ( \text{H} ) и ( \text{N} )

3.1. Масса ( \text{C} ):

Молярная масса углерода составляет ( 12 \, \text{г/моль} ): [ m(\text{C}) = n(\text{C}) \cdot M(\text{C}) = 0,75 \cdot 12 = 9,0 \, \text{г}. ]

3.2. Масса ( \text{H} ):

Молярная масса водорода составляет ( 1 \, \text{г/моль} ): [ m(\text{H}) = n(\text{H}) \cdot M(\text{H}) = 2,25 \cdot 1 = 2,25 \, \text{г}. ]

3.3. Масса ( \text{N} ):

Молярная масса азота составляет ( 14 \, \text{г/моль} ): [ m(\text{N}) = n(\text{N}) \cdot M(\text{N}) = 0,25 \cdot 14 = 3,5 \, \text{г}. ]

Этап 4. Определение массы кислорода ( \text{O} )

Общая масса органического вещества равна ( 14,75 \, \text{г} ). Масса кислорода рассчитывается как разница между массой органического вещества и суммой масс атомов ( \text{C} ), ( \text{H} ) и ( \text{N} ): [ m(\text{O}) = m_{\text{вещества}} - (m(\text{C}) + m(\text{H}) + m(\text{N})) = 14,75 - (9,0 + 2,25 + 3,5) = 0 \, \text{г}. ]

Таким образом, кислорода в составе органического вещества нет.

Этап 5. Определение эмпирической формулы

Теперь мы знаем количество каждого элемента:

• ( n(\text{C}) = 0,75 \, \text{моль} ),
• ( n(\text{H}) = 2,25 \, \text{моль} ),
• ( n(\text{N}) = 0,25 \, \text{моль} ).

Для нахождения соотношения атомов делим количество каждого элемента на наименьшее значение (( 0,25 )): [ \frac{n(\text{C})}{0,25} = \frac{0,75}{0,25} = 3, \quad \frac{n(\text{H})}{0,25} = \frac{2,25}{0,25} = 9, \quad \frac{n(\text{N})}{0,25} = \frac{0,25}{0,25} = 1. ]

Эмпирическая формула вещества: ( \text{C}_3\text{H}_9\text{N} ).

Этап 6. Определение молекулярной формулы

Для нахождения молекулярной формулы используем плотность паров вещества по водороду (( D = 29,5 )). Молярная масса вещества рассчитывается как: [ M = D \cdot 2 = 29,5 \cdot 2 = 59 \, \text{г/моль}. ]

Молярная масса эмпирической формулы (( \text{C}_3\text{H}9\text{N} )) равна: [ M{\text{эмпирическая}} = 3 \cdot 12 + 9 \cdot 1 + 14 = 59 \, \text{г/моль}. ]

Так как ( M = M_{\text{эмпирическая}} ), молекулярная формула совпадает с эмпирической: ( \text{C}_3\text{H}_9\text{N} ).

Этап 7. Определение вещества

( \text{C}_3\text{H}_9\text{N} ) — это пропиламин (( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{NH}_2 )) или изопропиламин (( \text{(CH}_3)_2\text{CHNH}_2 )).

Ответ: сожгли пропиламин или изопропиламин.