Номер 7, страница 243 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 44. Химические свойства спиртов. Глава 4. Кислородсодержащие органические соединения - номер 7, страница 243.

Условие.

7. Действием концентрированной серной кислоты на 230 г $96\%$-го этанола получили 50 л этилена (н. у.). Рассчитайте выход реакции.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра}(C_2H_5OH) = 230 \text{ г}$
$\omega(C_2H_5OH) = 96\%$
$V_{практ.}(C_2H_4) = 50 \text{ л}$ (н. у.)

$m_{р-ра}(C_2H_5OH) = 0.23 \text{ кг}$
$\omega(C_2H_5OH) = 0.96$
$V_{практ.}(C_2H_4) = 0.05 \text{ м}^3$

Найти:

$\eta - ?$

Решение:

Уравнение реакции внутримолекулярной дегидратации этанола с образованием этилена выглядит следующим образом:

$C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4(\text{конц.}), t > 140^\circ C} C_2H_4\uparrow + H_2O$

Сначала рассчитаем массу чистого этанола в исходном растворе:

$m(C_2H_5OH) = m_{р-ра}(C_2H_5OH) \cdot \omega(C_2H_5OH) = 230 \text{ г} \cdot 0.96 = 220.8 \text{ г}$

Далее вычислим молярную массу этанола ($C_2H_5OH$):

$M(C_2H_5OH) = 2 \cdot 12.01 + 6 \cdot 1.008 + 16.00 \approx 46.07 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества этанола, которое теоретически могло вступить в реакцию:

$n(C_2H_5OH) = \frac{m(C_2H_5OH)}{M(C_2H_5OH)} = \frac{220.8 \text{ г}}{46.07 \text{ г/моль}} \approx 4.79 \text{ моль}$

Согласно стехиометрии уравнения реакции, из 1 моль этанола образуется 1 моль этилена, следовательно:

$n_{теор.}(C_2H_4) = n(C_2H_5OH) \approx 4.79 \text{ моль}$

Рассчитаем теоретически возможный объем этилена, который мог бы выделиться при 100% выходе реакции. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$V_{теор.}(C_2H_4) = n_{теор.}(C_2H_4) \cdot V_m = 4.79 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 107.3 \text{ л}$

Выход реакции ($\eta$) — это отношение практически полученного объема продукта к теоретически возможному объему:

$\eta = \frac{V_{практ.}(C_2H_4)}{V_{теор.}(C_2H_4)} \cdot 100\% = \frac{50 \text{ л}}{107.3 \text{ л}} \cdot 100\% \approx 46.6\%$

Ответ: выход реакции составляет 46.6%.