Номер 7, страница 206 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 38. Получение и применение аренов. Глава 3. Углеводороды - номер 7, страница 206.

Условие.

7. В каком массовом отношении нужно смешать бензоат натрия и гидроксид кальция для получения бензола с максимальным выходом?

Решение.

Решение 2.

Для того чтобы найти массовое отношение реагентов для получения продукта с максимальным выходом, необходимо исходить из стехиометрического соотношения, которое определяется уравнением химической реакции.

Дано:
Реагенты: бензоат натрия ($C_6H_5COONa$) и гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$).
Условие: максимальный выход бензола.

Найти:
Массовое отношение $m(C_6H_5COONa) : m(Ca(OH)_2)$.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции декарбоксилирования бензоата натрия при сплавлении с гидроксидом кальция. Эта реакция является вариантом реакции Дюма. Максимальный выход достигается, когда реагенты вступают в реакцию полностью, без остатка.

$2C_6H_5COONa + Ca(OH)_2 \xrightarrow{\Delta} 2C_6H_6 + Na_2CO_3 + CaCO_3$

2. Согласно уравнению реакции, на 2 моля бензоата натрия приходится 1 моль гидроксида кальция. Следовательно, их мольное соотношение для полного протекания реакции составляет:

$n(C_6H_5COONa) : n(Ca(OH)_2) = 2 : 1$

3. Для нахождения массового отношения рассчитаем молярные массы реагентов. Будем использовать округленные значения атомных масс: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$, $Ar(Na)=23$, $Ar(Ca)=40$.

Молярная масса бензоата натрия ($C_6H_5COONa$):

$M(C_6H_5COONa) = 7 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 2 \cdot 16 + 23 = 84 + 5 + 32 + 23 = 144 \text{ г/моль}$

Молярная масса гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$):

$M(Ca(OH)_2) = 40 + 2 \cdot (16 + 1) = 40 + 34 = 74 \text{ г/моль}$

4. Теперь найдем массы реагентов, соответствующие стехиометрическому мольному соотношению (2 моль и 1 моль).

Масса 2 моль $C_6H_5COONa$:
$m(C_6H_5COONa) = n \cdot M = 2 \text{ моль} \cdot 144 \text{ г/моль} = 288 \text{ г}$

Масса 1 моль $Ca(OH)_2$:
$m(Ca(OH)_2) = n \cdot M = 1 \text{ моль} \cdot 74 \text{ г/моль} = 74 \text{ г}$

5. Таким образом, массовое отношение бензоата натрия к гидроксиду кальция составляет:

$m(C_6H_5COONa) : m(Ca(OH)_2) = 288 : 74$

6. Упростим полученное отношение, разделив обе части на их наибольший общий делитель, равный 2:

$288 \div 2 = 144$
$74 \div 2 = 37$

Искомое массовое отношение: $144 : 37$.

Ответ: для получения бензола с максимальным выходом бензоат натрия и гидроксид кальция нужно смешать в массовом отношении $144 : 37$.