Задание
Дано уравнение горения амина состава CₙH₂ₙ₊₁NH₂ (n – число атомов углерода в молекуле):
p CₙH₂ₙ₊₁NH₂ + q O₂ = x CO₂ + y N₂ + z H₂O
Найти значения коэффициентов уравнения p, q, x, y, z.
Решение
По условию задачи величины p, q, x, y, z должны представлять или конкретные числа, или математические выражения, содержащие n. Также заметим, что формула амина говорит о том, что он, будучи в общем случае первичным, вторичным или третичным (при n > 1 становится возможна изомерия), содержит только алкильные (насыщенные и ациклические) группы.
В молекуле CₙH₂ₙ₊₁NH₂ – нечётное число атомов водорода, равное
2n + 1 + 2 = 2n + 3 ,
а в молекуле воды два атома H. К тому же молекула азота является двухатомной. В связи с этим подбор коэффициентов начнём с того, что в качестве значения p примем число 2:
2 CₙH₂ₙ₊₁NH₂ + q O₂ = x CO₂ + y N₂ + z H₂O
В этом случае из двух молекул амина может образоваться одна молекула азота и (2n + 3) молекул воды:
2 CₙH₂ₙ₊₁NH₂ + q O₂ = x CO₂ + N₂ + (2n + 3) H₂O
Поскольку в молекуле амина n атомов углерода, а молекула углекислого газа содержит один атом C, то из двух молекул CₙH₂ₙ₊₁NH₂ образуется 2n молекул CO₂ :
2 CₙH₂ₙ₊₁NH₂ + q O₂ = 2n CO₂ + N₂ + (2n + 3) H₂O
Обратим внимание на то, что сейчас число получающихся молекул воды является нечётным, значит для их образования требуется полуцелое число молекул кислорода O₂ . Чтобы избавиться от дробных величин, удвоим все уже подобранные к этому моменту коэффициенты:
4 CₙH₂ₙ₊₁NH₂ + q O₂ = 4n CO₂ + 2 N₂ + (4n + 6) H₂O
Для образования 4n молекул углекислого газа нужно 4n молекул кислорода, а для образования (4n + 6) молекул воды понадобится ещё 2n + 3 молекул O₂, то есть
4n + 2n + 3 = 6n + 3
и
4 CₙH₂ₙ₊₁NH₂ + (6n + 3) O₂ = 4n CO₂ + 2 N₂ + (4n + 6) H₂O
Итак, уравнение сбалансировано и p = 4, q = 6n +3, x = 4n, y = 2, z = 4n + 6.
Ответ
p = 4, q = 6n +3, x = 4n, y = 2, z = 4n + 6
Другие задания, имеющиеся на канале, можно найти здесь:
