Номер 9, страница 177 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 30. Получение и применение алкенов. Глава 3. Углеводороды - номер 9, страница 177.

Условие.

9. Определите массу уксусного альдегида, который теоретически можно получить из 56 л этилена (н. у.). Какой объём кислорода для этого понадобится?

Решение.

Решение 2.

Дано:

V(C₂H₄) = 56 л

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

m(CH₃CHO) - ?

V(O₂) - ?

Решение:

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции получения уксусного альдегида (этаналя) из этилена. Это реакция каталитического окисления этилена кислородом, известная как Вакер-процесс:

$2C_2H_4 + O_2 \xrightarrow{PdCl_2, CuCl_2} 2CH_3CHO$

2. Найдем количество вещества этилена ($C_2H_4$), содержащееся в объеме 56 л. Поскольку газ находится при нормальных условиях (н. у.), мы можем использовать молярный объем газов, который равен $V_m = 22.4$ л/моль.

$n(C_2H_4) = \frac{V(C_2H_4)}{V_m} = \frac{56 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 2.5 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим стехиометрические соотношения между реагентами и продуктами. Соотношение количеств веществ (в молях) этилена, кислорода и уксусного альдегида составляет:

$n(C_2H_4) : n(O_2) : n(CH_3CHO) = 2 : 1 : 2$

Из этого соотношения следует, что количество вещества образовавшегося уксусного альдегида равно количеству вещества вступившего в реакцию этилена:

$n(CH_3CHO) = n(C_2H_4) = 2.5 \text{ моль}$

А количество вещества кислорода, необходимого для реакции, в два раза меньше количества вещества этилена:

$n(O_2) = \frac{1}{2} n(C_2H_4) = \frac{1}{2} \times 2.5 \text{ моль} = 1.25 \text{ моль}$

4. Рассчитаем молярную массу уксусного альдегида ($CH_3CHO$). Используем относительные атомные массы элементов: Ar(C) = 12, Ar(H) = 1, Ar(O) = 16.

$M(CH_3CHO) = 2 \times Ar(C) + 4 \times Ar(H) + 1 \times Ar(O) = 2 \times 12 + 4 \times 1 + 16 = 44 \text{ г/моль}$

5. Теперь вычислим массу уксусного альдегида, которую теоретически можно получить:

$m(CH_3CHO) = n(CH_3CHO) \times M(CH_3CHO) = 2.5 \text{ моль} \times 44 \text{ г/моль} = 110 \text{ г}$

6. Наконец, рассчитаем объем кислорода ($O_2$), который потребуется для проведения реакции (также при н. у.):

$V(O_2) = n(O_2) \times V_m = 1.25 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 28 \text{ л}$

Ответ: теоретически можно получить 110 г уксусного альдегида; для этого понадобится 28 л кислорода.