Какой объем смеси CH4 и CH3NH2 (в дм3, н.у.) нужно использовать, чтобы превратить всю кислоту в кислую соль, если

Для решения данной задачи, нужно следовать следующим шагам:

Шаг 1: Найдите количество вещества метана (CH4) и метиламина (CH3NH2), необходимых для превращения всей кислоты в кислую соль.

Массовая доля атомов водорода в смеси равна 0,221. Это означает, что доля массы водорода в смеси также равна 0,221.

Пусть \(m_{CH_4}\) - масса метана (в граммах),
\(m_{CH_3NH_2}\) - масса метиламина (в граммах).

Молярная масса метана CH4 составляет 16 г/моль (число массовых единиц) и метиламина CH3NH2 составляет 31 г/моль, состоящих из (4+1) г\моль, т.е. 5 г/моль.

Масса водорода, содержащаяся в метане CH4, будет равна 4 г/моль, а в метиламине CH3NH2 - 1 г/моль.

Таким образом, для массы метана \(m_{CH_4}\) мы можем записать:

\[ m_{CH_4} = 0,221 \times m_{CH_4} \times \frac{4 \, \text{г/моль}}{0,221 \, \text{г/г}} \]

То же самое для массы метиламина, \(m_{CH_3NH_2}\), мы можем записать:

\[ m_{CH_3NH_2} = 0,221 \times m_{CH_3NH_2} \times \frac{1 \, \text{г/моль}}{0,221 \, \text{г/г}} \]

Шаг 2: Найдите объем смеси CH4 и CH3NH2, необходимый для превращения всей кислоты в кислую соль.

Мы можем использовать уравнение идеального газа, чтобы найти объем, исходя из количества вещества:

\[ V = \frac{n \times R \times T}{P} \]

где \(V\) - объем газа, \(n\) - количество вещества в молях, \(R\) - универсальная газовая постоянная (\(0,0821 \, \text{л} \, \text{атм/моль} \, \text{К}\)), \(T\) - температура в Кельвинах и \(P\) - давление в атмосферах.

В нашем случае, мы ищем объем, поэтому формула преобразуется к:

\[ V = \frac{m \times R \times T}{M \times P} \]

где \(m\) - масса в граммах, \(M\) - молярная масса в граммах/моль, и \(P\) - давление в атмосферах.

Мы уже знаем массу метана \(m_{CH_4}\) и метиламина \(m_{CH_3NH_2}\), поэтому мы можем рассчитать объемы газов \(V_{CH_4}\) и \(V_{CH_3NH_2}\):

\[ V_{CH_4} = \frac{m_{CH_4} \times R \times T}{M_{CH_4} \times P} \]
\[ V_{CH_3NH_2} = \frac{m_{CH_3NH_2} \times R \times T}{M_{CH_3NH_2} \times P} \]

Шаг 3: Найдите суммарный объем смеси CH4 и CH3NH2.

Общий объем смеси газов будет равен сумме объемов метана и металамина:

\[ V_{\text{смесь}} = V_{CH_4} + V_{CH_3NH_2} \]

Шаг 4: Найдите объем раствора H2SO4, необходимый для пропускания через эту смесь.

Массовая доля серной кислоты (H2SO4) составляет 20%. Это означает, что в 100 г раствора содержится 20 г серной кислоты.

Масса раствора H2SO4, необходимая для реакции, будет равна:

\[ m_{\text{H2SO4}} = \frac{w_{\text{H2SO4}} \times V_{\text{смесь}}}{100} \]

где \(w_{\text{H2SO4}}\) - массовая доля H2SO4 в процентах, а \(V_{\text{смесь}}\) - общий объем смеси газов.

Шаг 5: Найдите объем раствора H2SO4 в смеси.

Известно, что плотность раствора H2SO4 равна \(1,477 \, \text{г/см}^3\).

Объем раствора H2SO4 можно найти, используя следующую формулу:

\[ V_{\text{H2SO4}} = \frac{m_{\text{H2SO4}}}{\text{плотность}} \]

Шаг 6: Найдите общий объем смеси газов CH4 и CH3NH2, необходимый для реакции.

Общий объем смеси газов CH4 и CH3NH2 можно найти, вычтя объем раствора H2SO4 из общего объема смеси:

\[ V_{\text{общий}} = V_{\text{смесь}} - V_{\text{H2SO4}} \]

Теперь, когда мы рассмотрели все шаги, мы можем решить задачу, подставив значения и расчитать объем смеси CH4 и CH3NH2.