Номер 8, страница 30 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

8. Рассчитайте объём этилена (н. у.), который потребуется для получения 115 л этилового спирта плотностью 0,8 г/мл.

Дано:

$V(C_2H_5OH) = 115 \text{ л}$ (объем этилового спирта)

$\rho(C_2H_5OH) = 0,8 \text{ г/мл}$ (плотность этилового спирта)

Условия нормальные (н. у.)

Перевод в систему СИ:

$V(C_2H_5OH) = 115 \text{ л} = 115 \times 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,115 \text{ м}^3$

$\rho(C_2H_5OH) = 0,8 \text{ г/мл} = 0,8 \frac{10^{-3} \text{ кг}}{10^{-6} \text{ м}^3} = 800 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(C_2H_4)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения этилового спирта из этилена (гидратация этилена):

$C_2H_4 + H_2O \xrightarrow{H^+, t, p} C_2H_5OH$

2. Рассчитаем массу 115 л этилового спирта. Для этого сначала приведем единицы измерения объема и плотности к согласующемуся виду. Плотность дана в г/мл, поэтому переведем объем спирта в миллилитры:

$V(C_2H_5OH) = 115 \text{ л} = 115 \times 1000 \text{ мл} = 115000 \text{ мл}$

Теперь, используя формулу массы $m = \rho \times V$, найдем массу спирта:

$m(C_2H_5OH) = 0,8 \text{ г/мл} \times 115000 \text{ мл} = 92000 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу этилового спирта ($C_2H_5OH$). Используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (C ≈ 12, H ≈ 1, O ≈ 16):

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

4. Найдем количество вещества (число моль) этилового спирта, используя формулу $n = m/M$:

$n(C_2H_5OH) = \frac{92000 \text{ г}}{46 \text{ г/мол}} = 2000 \text{ мол}$

5. По уравнению реакции видно, что из 1 моль этилена образуется 1 моль этилового спирта. Стехиометрическое соотношение составляет 1:1. Следовательно, количество вещества этилена равно количеству вещества полученного спирта:

$n(C_2H_4) = n(C_2H_5OH) = 2000 \text{ мол}$

6. Рассчитаем объем этилена при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль. Используем формулу $V = n \times V_m$:

$V(C_2H_4) = 2000 \text{ мол} \times 22,4 \text{ л/мол} = 44800 \text{ л}$

Ответ: для получения 115 л этилового спирта потребуется 44800 л этилена (при н. у.).