Номер 10, страница 172 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 29. Химические свойства алкенов. Глава 3. Углеводороды - номер 10, страница 172.

Условие.

10. Рассчитайте объём этанола (плотность 0,81 г/мл), который теоретически можно получить из 100 $м^3$ этилена (н. у.).

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объем этилена $V(C_2H_4) = 100 \text{ м}^3$

Плотность этанола $\rho(C_2H_5OH) = 0.81 \text{ г/мл}$

Условия нормальные (н. у.)

Для удобства расчетов переведем данные в сопоставимые единицы:
$V(C_2H_4) = 100 \text{ м}^3 = 100 \times 1000 \text{ л} = 100000 \text{ л}$
$\rho(C_2H_5OH) = 0.81 \text{ г/мл} = 810 \text{ г/л}$
Молярный объем газа при н.у. $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

Найти:

Объем этанола $V(C_2H_5OH)$

Решение:

1. Составим уравнение реакции гидратации этилена, в результате которой образуется этанол:

$C_2H_4 + H_2O \xrightarrow{\text{кат.}} C_2H_5OH$

Из уравнения реакции следует, что из одного моля этилена образуется один моль этанола. Их количества веществ соотносятся как 1:1.

$n(C_2H_4) = n(C_2H_5OH)$

2. Найдем количество вещества (число молей) этилена, используя его объем и молярный объем газа при нормальных условиях:

$n(C_2H_4) = \frac{V(C_2H_4)}{V_m} = \frac{100000 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 4464.29 \text{ моль}$

3. Согласно стехиометрическому соотношению, количество вещества этанола равно количеству вещества этилена:

$n(C_2H_5OH) = n(C_2H_4) \approx 4464.29 \text{ моль}$

4. Рассчитаем молярную массу этанола ($C_2H_5OH$):

$M(C_2H_5OH) = 2 \cdot M(C) + 6 \cdot M(H) + 1 \cdot M(O) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}$

5. Вычислим массу этанола, которая теоретически может быть получена:

$m(C_2H_5OH) = n(C_2H_5OH) \cdot M(C_2H_5OH) \approx 4464.29 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} \approx 205357.3 \text{ г}$

6. Зная массу и плотность этанола, найдем его объем по формуле $V = m/\rho$:

$V(C_2H_5OH) = \frac{m(C_2H_5OH)}{\rho(C_2H_5OH)} = \frac{205357.3 \text{ г}}{0.81 \text{ г/мл}} \approx 253527.5 \text{ мл}$

7. Переведем полученный объем в литры (1 л = 1000 мл) и округлим результат.

$253527.5 \text{ мл} = 253.5275 \text{ л} \approx 254 \text{ л}$

Также можно выразить объем в кубических метрах (1 м³ = 1000 л):

$254 \text{ л} = 0.254 \text{ м}^3$

Ответ: теоретически можно получить 254 л (или 0,254 м³) этанола.