Номер 6, страница 54 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава III. Непредельные углеводороды (алкены, алкадиены и алкины). Параграф 11. Получение, свойства и применение алкенов. Подумайте, ответьте, выполните... - номер 6, страница 54.

Условие.

6. Вычислите:

а) какой объём (н. у.) и какую массу этилена можно получить из 160 мл этилового спирта, плотность которого $0,8 \text{ г/см}^3$;

б) какой объём абсолютного (безводного) этилового спирта ($\rho = 0,8 \text{ г/см}^3$) можно получить из $100 \text{ м}^3$ этилена (н. у.).

Решение.

Решение 2.

а) какой объём (н. у.) и какую массу этилена можно получить из 160 мл этилового спирта, плотность которого 0,8 г/см³

Дано:

$V(C_2H_5OH) = 160 \text{ мл} = 160 \text{ см}^3 = 1.6 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$
$\rho(C_2H_5OH) = 0,8 \text{ г/см}^3 = 800 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(C_2H_4)$ (н. у.) - ?
$m(C_2H_4)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции внутримолекулярной дегидратации этилового спирта с образованием этилена. Реакция протекает при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты:

$C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, t > 140^\circ C} C_2H_4\uparrow + H_2O$

2. Найдем массу этилового спирта, используя формулу $m = \rho \cdot V$:

$m(C_2H_5OH) = \rho(C_2H_5OH) \cdot V(C_2H_5OH) = 0,8 \text{ г/см}^3 \cdot 160 \text{ см}^3 = 128 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу этилового спирта ($C_2H_5OH$):

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

4. Найдем количество вещества (число молей) этилового спирта по формуле $n = m / M$:

$n(C_2H_5OH) = \frac{m(C_2H_5OH)}{M(C_2H_5OH)} = \frac{128 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} \approx 2,783 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, из 1 моль этилового спирта образуется 1 моль этилена. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(C_2H_4) = n(C_2H_5OH) \approx 2,783 \text{ моль}$

6. Теперь можно найти объём этилена при нормальных условиях (н. у.), зная, что молярный объём газа при н. у. $V_m = 22,4$ л/моль:

$V(C_2H_4) = n(C_2H_4) \cdot V_m = 2,783 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 62,34 \text{ л}$

7. Для нахождения массы этилена сначала вычислим его молярную массу ($C_2H_4$):

$M(C_2H_4) = 2 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 28 \text{ г/моль}$

8. Найдем массу этилена:

$m(C_2H_4) = n(C_2H_4) \cdot M(C_2H_4) = 2,783 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} \approx 77,92 \text{ г}$

Ответ: из 160 мл этилового спирта можно получить 62,34 л этилена (н. у.) и 77,92 г этилена.

---

б) какой объём абсолютного (безводного) этилового спирта (ρ = 0,8 г/см³) можно получить из 100 м³ этилена (н. у.)

Дано:

$V(C_2H_4) (\text{н. у.}) = 100 \text{ м}^3 = 100000 \text{ л}$
$\rho(C_2H_5OH) = 0,8 \text{ г/см}^3 = 0,8 \text{ г/мл}$

Найти:

$V(C_2H_5OH)$ - ?

Решение:

1. В данном случае протекает реакция гидратации этилена с образованием этилового спирта. Реакция идет при нагревании, под давлением и в присутствии катализатора (например, ортофосфорной кислоты):

$C_2H_4 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4, t, p} C_2H_5OH$

2. Найдем количество вещества этилена, используя молярный объём газов при н. у. ($V_m = 22,4$ л/моль):

$n(C_2H_4) = \frac{V(C_2H_4)}{V_m} = \frac{100000 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 4464,3 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции, из 1 моль этилена образуется 1 моль этилового спирта. Значит, количество вещества спирта равно количеству вещества этилена:

$n(C_2H_5OH) = n(C_2H_4) \approx 4464,3 \text{ моль}$

4. Вычислим массу этилового спирта, который можно получить. Молярная масса $M(C_2H_5OH) = 46$ г/моль (из пункта а).

$m(C_2H_5OH) = n(C_2H_5OH) \cdot M(C_2H_5OH) = 4464,3 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} \approx 205358 \text{ г}$

5. Зная массу и плотность спирта, найдем его объём по формуле $V = m / \rho$:

$V(C_2H_5OH) = \frac{m(C_2H_5OH)}{\rho(C_2H_5OH)} = \frac{205358 \text{ г}}{0,8 \text{ г/см}^3} \approx 256697,5 \text{ см}^3$

6. Переведем объем в более удобные единицы (литры):

$256697,5 \text{ см}^3 = 256697,5 \text{ мл} \approx 256,7 \text{ л}$

Ответ: из 100 м³ этилена можно получить 256,7 л абсолютного этилового спирта.