Общая формула изомеров СnН2n-5N.
Так как вещества- изомеры, массовая доля азота в смеси не зависит от содержания веществ, следовательно через формулу массовой доли можно найти (n):
0,131=14/(14n+9), n=7.
Вещества в смеси- один из метиланилинов С6Н4(СН3)NН2 и гомолог пиридина: один из диметилпиридинов или этилпиридинов.
С хлороводородом реагируют оба вещества по уравнению:
СnН2n-5N + НCl→ СnН2n-5N×НCl
Приведем объем НСl к нормальным условиям, учитывая, что Т=(273 +16,5)К=289,5 К
По «объединенному газовому закону»
V0=Р×V×Т0/Р0×Т
V0(НCl)=(101,3×0,95×273)/(101,3×289,5)=0,896 л
Находим количество вещества хлороводорода, составляем соотношение со смесью изомеров, находим общее количество смеси изомеров:
ν(НСl)=V/Vm=0,896 л/22,4 л/моль=0,04 моль;
ν(СnH2n-5N): ν(НCl)=1:1 ( по уравнению)
ν(СnH2n-5N)=0,04 моль,
С бромной водой реагирует только метиланилин, причем в зависимости от положения метильного радикала, молярное отношение реагентов может быть либо 1:2, либо 1:3.
Находим массу брома и его количество:
m(Вr2)=m(р-ра)×w/100%=320×4/100=12,8 г
ν(Вr2)=m/M=12,8 г/160 г/моль=0,08 моль
Если метильный радикал находится в орто или пара- положении, то метиланилин реагирует с бромом в соотношении 1:2, тогда
ν(С6Н4(СН3)NН2)=0,08/2=0,04 моль, что невозможно, т.к.0,04 моль- это общее количество метиланилина и гомолога пиридина.
Следовательно, гомолог анилина- 3- метиланилин, который реагирует с бромом в соотношении 1:3;
ν (С6Н4(СН3)NН2)=0,08/3=0,027 моль, тогда ν(гомолога пиридина) равно 0,04-0,027=0,013 моль. Массовые доли изомерных веществ в смеси равны мольным долям :
w(С6Н4(СН3)NН2)=0,027/0,04=0,675 или 67,5%
w(гомолога пиридина)=0,013/0,04=0,325 или 32,5%.
Ответ: w(С6Н4(СН3)NН2)=67,5%;w(гомолога пиридина)= 32,5%.