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:

$$C{H}_{3}N{H}_2+\frac{5}{2}{O}_2\to C{O}_2+2H_{2}O+N_2$$

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 ($C{H}_{3}N{H}_2$) равна сумме молярных масс всех его атомов:

$$M(C{H}_{3}N{H}_2)=M(C)+3\cdot M(H)+M(N)$$

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:

$$M(C{H}_{3}N{H}_2)=12.01+3\cdot 1.01+14.01\approx 31.06\text{г/моль}$$

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

$$n(C{H}_{3}N{H}_2)=\frac{m(C{H}_{3}N{H}_2)}{M(C{H}_{3}N{H}_2)}=\frac{3.1}{31.06}\approx 0.0996\text{моль}$$

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.