В лабораторию поступил образец для анализа, содержащий смесь соединений бензилпенициллина и бензойной кислоты. При сжигании полученного для анализа образца была получена газовая смесь объемом 18,162 л при температуре 29 °C и давлении 98,8 кПа. При пропускании данной газовой смеси через 1,2-процентный раствор перманганата калия объемом 10 мл он обесцветился. Рассчитайте массовую долю соединения бензилпенициллина в смеси, а также массу бензойной кислоты гидразина, взаимодействие которого с пероксидом водорода приведет к образованию такого же объема азота, как при сгорании анализируемого

образца.

Для начала найдем количество молей газов в полученной смеси. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

PV = nRT

n = PV / RT

n = (98,8 кПа * 18,162 л) / (8,31 лкПа/мольК * (29+273) K) = 0,973 моль

Так как газовая смесь состоит из бензилпенициллина и бензойной кислоты, то можно предположить, что объем азота, образовавшегося при сгорании анализируемого образца, равен объему азота, образовавшегося при реакции гидразина с пероксидом водорода:

2H2O2 + N2H4 -> N2 + 4H2O

Следовательно, количество молей азота равно 0,973 моль, что соответствует 0,4865 моль гидразина.

Массовая доля бензилпенициллина в смеси равна:

n(benzylpenicillin) = n(total) - n(benzoic acid) - n(hydrazine)

n(benzylpenicillin) = 0,973 - x - 0,4865

где x - количество молей бензойной кислоты.

Также из условия задачи известно, что объем азота, образовавшегося при сгорании анализируемого образца, равен 0,973 моль. Следовательно, масса бензойной кислоты равна:

n(benzoic acid) = m(benzoic acid) / M(benzoic acid)

m(benzoic acid) = n(benzoic acid) * M(benzoic acid)

m(benzoic acid) = x * 122,12 г/моль

Теперь можем составить уравнение, учитывая, что объем азота, образовавшегося при реакции гидразина с пероксидом водорода, равен объему азота при сгорании анализируемого образца:

0,4865 * 122,12 = 0,973 * 28,02

x = 0,202 моль

Таким образом, массовая доля бензилпенициллина в смеси составляет:

n(benzylpenicillin) = 0,973 - 0,202 - 0,4865 = 0,2845 моль

Массовая доля бензилпенициллина:

m(benzylpenicillin) = n(benzylpenicillin) * M(benzylpenicillin) / (n(benzylpenicillin) * M(benzylpenicillin) + x * M(benzoic acid))

m(benzylpenicillin) = 0,2845 * 334,39 / (0,2845 * 334,39 + 0,202 * 122,12) = 0,610

Следовательно, массовая доля бензилпенициллина в смеси составляет 61%, а масса бензойной кислоты гидразина равна 24,7 г.