Помогите пожалуйста решить задачку

Question

Помогите пожалуйста решить задачку

Татьяна Капитанова Мастер (2098), закрыт 1 месяц назад

Для нейтрализации 100 г водного раствора метиламина и анилина потребовалось 84 мл раствора соляной кислоты с w(HCl) = 36,5% и p = 1,19 г/мл. Определите массовые доли веществ в исходном растворе, если на полное сгорание аминов, содержащихся в исходном
растворе, требуется 75,04 л (н. у.) кислорода.

Answer 1

CH3NH2 + HCl = CH3NH3Cl
C6H5NH2 + HCl = C6H5NH3Cl

4CH3NH2 + 9O2 = 4CO2 + 10H2O + 2N2
4C6H5NH2 + 31O2 = 24CO2 + 14H2O + 2N2

Пусть n1 и n2 – количества вещества метиламина и анилина. Тогда на нейтрализацию этой смеси потребуется (n1 + n2) моль HCl. С другой стороны, это количество HCl равно (84*1,19*0,365)/36,5 = 1 моль.
На сжигание аминов уходит (9/4)*n1 + (31/4)*n2 моль кислорода, в итоге получаем систему уравнений:

n1 + n2 = 1,
9*n1 + 31*n2 = 13,4,

откуда находим, что n1 = 0,8, n2 = 0,2.

Тогда масса метиламина составит 0,8*31 = 24,8 г, масса анилина – 0,2*93 = 18,6 г. И поскольку масса раствора – 100 г, то в нём содержится 24,8% метиламина и 18,6% анилина.

Answer 2

Найдем количество вещества соляной кислоты в растворе:
Масса соляной кислоты (HCl): m_HCl = 84 мл * 1.19 г/мл * 0.365 = 36.6 г

M(HCl) = 36.5 г/моль (молярная масса соляной кислоты)

n(HCl) = m_HCl / M(HCl) = 36.6 г / 36.5 г/моль ≈ 1 моль

Определим количество вещества кислорода:
PV = nRT

P = 1 атм (атмосферное давление)
V = 75.04 л
R = 0.0821 атмл/(мольK)
T = 273 K (0°C)

n(O₂) = PV / RT = (1 атм * 75.04 л) / (0.0821 атмл/(мольK) * 273 K) ≈ 3.5 моль

Реакции сгорания метиламина (CH₃NH₂) и анилина (C₆H₅NH₂) с кислородом:
2CH₃NH₂ + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O + 2NO
4C₆H₅NH₂ + 17O₂ → 12CO₂ + 8H₂O + 4NO

Найдем стехиометрические коэффициенты:
2n(CH₃NH₂) = 4n(C₆H₅NH₂)
n(CH₃NH₂) = 2n(C₆H₅NH₂)

С учетом требуемого количества кислорода:
2n(CH₃NH₂) * 3O₂ + 4n(C₆H₅NH₂) * 17O₂ = 3.5 моль O₂
6n(C₆H₅NH₂) + 68n(C₆H₅NH₂) = 3.5 моль O₂
74n(C₆H₅NH₂) = 3.5 моль O₂
n(C₆H₅NH₂) = 3.5 моль O₂ / 74 ≈ 0.0473 моль

n(CH₃NH₂) = 2n(C₆H₅NH₂) ≈ 0.0946 моль

Определим массы аминов:
M(CH₃NH₂) = 15 (C) + 1 * 3 (H) + 14 (N) + 1 (H) = 31 г/моль
M(C₆H₅NH₂) = 6 * 12 (C) + 5 * 1 (H) + 14 (N) + 1 (H) = 93 г/моль

m(CH₃NH₂) = n(CH₃NH₂) * M(CH₃NH₂) ≈ 0.0946 моль * 31 г/моль ≈ 2.93 г
m(C₆H₅NH₂
m(C₆H₅NH₂) = n(C₆H₅NH₂) * M(C₆H₅NH₂) ≈ 0.0473 моль * 93 г/моль ≈ 4.40 г

Определим массовые доли аминов в исходном растворе:
m(раствор) = 100 г

w(CH₃NH₂) = m(CH₃NH₂) / m(раствор) = 2.93 г / 100 г ≈ 0.0293 или 2.93%
w(C₆H₅NH₂) = m(C₆H₅NH₂) / m(раствор) = 4.40 г / 100 г ≈ 0.0440 или 4.40%

Массовые доли метиламина и анилина в исходном растворе составляют 2.93% и 4.40% соответственно.