Алгоритм решения задачи, который основан на информации о предельности сгоревшего амина.

 

Не во всех задачах, связанных со сгоранием органического вещества необходимо проводить проверку на наличие кислорода и вычислять его количество. Такое возможно, когда в условии присутствует указание на класс сгоревшего вещества. Так, например, в следующей задаче описано горение амина, который является бескислородным веществом.
Рассмотрим алгоритм решения задачи, который основан на информации о предельности сгоревшего амина.

Задача 2.13.
При сгорании 9 г предельного вторичного амина выделилось 2,24 л азота и 8,96 л углекислого газа. Определить молекулярную формулу амина.
Дано:
масса сгоревшего предельного амина: m(амина) = 9 г;
объем азота: V(N2) = 2,24 л;
объем углекислого газа: V(СО2) = 8,96 л.
Найти: молекулярную формулу сгоревшего амина.
Решение:
Указание на предельность сгоревшего амина позволяет решить данную задачу по уравнению реакции, использовав лишь два числовых данных из трех. Для решения необходимо составить уравнение горения с учетом известного соотношения атомов углерода и водорода в любом предельном амине.

Шаг 1. В состав искомого вещества входит углерод, водород и азот. Общая формула предельного амина: СnН2n+3N.

Шаг 2. В условии описана реакция горения амина:

определение молекулярной формулы амина

 Шаг 3 и 4. Соотношение атомов и простейшая формула амина однозначно определяется по общей формуле, но эти данные не помогут нам при выявлении истинной формулы.

Шаг 5. Для выявления значения «и» в общей формуле амина необходимо сопоставить количества двух любых веществ, участвующих в реакции. Сопоставим массу сгоревшего амина и объем выделившегося азота. При этом будем считать, что объем газа измерен при нормальных условиях1.

определение молекулярной формулы амина

Составляем пропорцию:
9г СnН2n+3N  дает 2, 24 л N2 (по условию)
(28n + 34) г СnН2n+3N дает 22,4 л N2 (по уравнению)
9 . 22,4 = (28n + 34)  2,24

Получили математическое уравнение с одним неизвестным. Решая его, получаем: n = 2.

Подставляем это значение в общую формулу амина: С2Н7N.

Учитывая, что амин был вторичным, составляем его структурную формулу:

определение молекулярной формулы диметиламина

Ответ: С2Н7N (диметиламин).

В тестах ЕГЭ данная задача, составленная для разных аминов, встречается в двух вариантах формулировок: с указанием на предельность сгоревшего амина и без него. При наличии в условии информации о предельности амина мы можем выбрать любой из вышеприведенных способов решения. Отсутствие такого указания не позволяет узнать соотношение атомов углерода и водорода в молекуле амина и предполагает решение только последовательным определением количества атомов каждого элемента.


Комментарии:
1В условиях некоторых задач тестов ЕГЭ авторы забывают указать условия, при которых измерены объемы газов. В этом случае необходимо считать эти условия нормальными, обязательно отразив свое предположение в листе ответа фразой: «будем считать, что объемы газов измерены в нормальных условиях».