Номер 9, страница 99 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава VI. Спирты и фенолы. Параграф 20. Получение, химические свойства и применение одноатомных предельных спиртов. Подумайте, ответьте, выполните... - номер 9, страница 99.

Условие.

9. Какой объём раствора с массовой долей этанола 96 % $(\rho = 0,80 \text{ г/см}^3)$ можно получить из $1000 \text{ м}^3$ этилена (н. у.)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(C_2H_4) = 1000 \text{ м}^3$
Условия: н. у. (нормальные условия)
$\omega(C_2H_5OH) = 96\% = 0.96$
$\rho_{\text{р-ра}} = 0.80 \text{ г/см}^3$

$\rho_{\text{р-ра}} = 0.80 \text{ г/см}^3 = 0.80 \cdot \frac{10^{-3} \text{ кг}}{(10^{-2} \text{ м})^3} = 800 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V_{\text{р-ра}} - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции гидратации этилена, в результате которой образуется этанол:
$C_2H_4 + H_2O \rightarrow C_2H_5OH$
Из уравнения реакции следует, что из 1 моль этилена образуется 1 моль этанола, то есть их количества вещества соотносятся как 1:1.

2. Найдем количество вещества ($\nu$) этилена. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем газа ($V_m$) равен $22.4 \text{ л/моль}$ или $0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}$.
$\nu(C_2H_4) = \frac{V(C_2H_4)}{V_m} = \frac{1000 \text{ м}^3}{0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}} \approx 44642.86 \text{ моль}$

3. Согласно стехиометрии реакции, теоретически возможное количество вещества этанола равно количеству вещества этилена:
$\nu(C_2H_5OH) = \nu(C_2H_4) \approx 44642.86 \text{ моль}$

4. Рассчитаем молярную массу этанола ($C_2H_5OH$), используя округленные атомные массы: C - 12, H - 1, O - 16.
$M(C_2H_5OH) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}$

5. Найдем массу чистого этанола, которая образуется в реакции:
$m(C_2H_5OH) = \nu(C_2H_5OH) \cdot M(C_2H_5OH) \approx 44642.86 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} \approx 2053571.4 \text{ г}$

6. Рассчитаем массу 96%-го раствора, который содержит полученную массу этанола. Массовая доля ($\omega$) — это отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора.
$m_{\text{р-ра}} = \frac{m(C_2H_5OH)}{\omega(C_2H_5OH)} \approx \frac{2053571.4 \text{ г}}{0.96} \approx 2139136.9 \text{ г}$

7. Зная массу и плотность раствора, найдем его объем. Переведем массу раствора в килограммы ($2139.14 \text{ кг}$) и используем плотность в кг/м³.
$V_{\text{р-ра}} = \frac{m_{\text{р-ра}}}{\rho_{\text{р-ра}}} \approx \frac{2139.14 \text{ кг}}{800 \text{ кг/м}^3} \approx 2.674 \text{ м}^3$

Ответ: можно получить $2.674 \text{ м}^3$ раствора этанола.