Какова будет масса и объем азота, образовавшегося при полном сгорании 3,1 г метиламина?

Для решения этой задачи нам понадобится уравнение реакции сгорания метиламина, а также уточнение необходимых для расчета значений молярных масс и плотности азота. Давайте начнем с приведения уравнения реакции сгорания метиламина:

\[ CH_3NH_2 + \frac{5}{2} O_2 \rightarrow CO_2 + 2 H_2O + N_2 \]

Из уравнения видно, что при сгорании 1 моль метиламина образуется 1 моль азота.

Для того чтобы вычислить массу и объем азота, образующегося при сгорании 3,1 г метиламина, мы сначала должны выразить количество вещества метиламина в молях. Для этого используем формулу:

\[ n = \frac{m}{M} \]

где \( m \) - масса вещества, а \( M \) - его молярная масса. Молярная масса метиламина (\( CH_3NH_2 \)) равна сумме молярных масс всех его атомов:

\[ M(CH_3NH_2) = M(C) + 3 \cdot M(H) + M(N) \]

Где \( M(C) \), \( M(H) \) и \( M(N) \) - молярные массы углерода, водорода и азота соответственно. Молярные массы элементов можно найти в таблице молярных масс. Подставив значения, получим:

\[ M(CH_3NH_2) = 12.01 + 3 \cdot 1.01 + 14.01 \approx 31.06 \, \text{г/моль} \]

Теперь, используя полученное значение молярной массы метиламина, можно вычислить количество вещества метиламина:

\[ n(CH_3NH_2) = \frac{m(CH_3NH_2)}{M(CH_3NH_2)} = \frac{3.1}{31.06} \approx 0.0996 \, \text{моль} \]

Согласно уравнению реакции сгорания метиламина, 1 моль метиламина образует 1 моль азота. Таким образом, количество вещества азота будет таким же, как количество вещества метиламина:

\[ n(N_2) = 0.0996 \, \text{моль} \]

Наконец, чтобы найти массу азота \( m(N_2) \) и его объем \( V(N_2) \), мы должны воспользоваться формулами:

\[ m = n \cdot M \]
\[ V = \frac{m}{\rho} \]

где \( \rho \) - плотность азота при указанных условиях (обычно при комнатной температуре и атмосферном давлении). Для наших расчетов мы будем использовать значение плотности азота при комнатной температуре и атмосферном давлении, которое составляет приблизительно \( 1.25 \, \text{г/л} \).

Вычислим массу азота:

\[ m(N_2) = n(N_2) \cdot M(N_2) = 0.0996 \cdot 2 \cdot 14.01 \approx 2.77 \, \text{г} \]

Теперь найдем объем азота:

\[ V(N_2) = \frac{m(N_2)}{\rho} = \frac{2.77}{1.25} \approx 2.216 \, \text{л} \]

Таким образом, при полном сгорании 3,1 г метиламина образуется около 2,77 г азота и его объем составляет около 2,216 литров.