Номер 1, страница 25, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. При взаимодействии 13,8г этанолас 28 г оксида меди (II) получен альдегидмассой 9,24 г. Определите массовую долю выхода продукта реакции.

Ответ: 70%.

1. Дано:

$m(\text{C₂H₅OH}) = 13,8 \text{ г}$

$m(\text{CuO}) = 28 \text{ г}$

$m_{\text{практ.}}(\text{альдегид}) = 9,24 \text{ г}$

Найти:

$\eta(\text{выхода}) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции окисления этанола ($C₂H₅OH$) оксидом меди(II) ($CuO$). При окислении первичных спиртов, каким является этанол, образуется альдегид (этаналь), металлическая медь и вода.

$\text{C₂H₅OH} + \text{CuO} \xrightarrow{t} \text{CH₃CHO} + \text{Cu} + \text{H₂O}$

Уравнение сбалансировано, все стехиометрические коэффициенты равны 1.

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и продукта (этаналя):

$M(\text{C₂H₅OH}) = 2 \cdot A_r(C) + 6 \cdot A_r(H) + 1 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}$

$M(\text{CuO}) = A_r(Cu) + A_r(O) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль}$

$M(\text{CH₃CHO}) = 2 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) + 1 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 16 = 44 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) исходных реагентов, чтобы определить, какой из них находится в недостатке.

$n(\text{C₂H₅OH}) = \frac{m(\text{C₂H₅OH})}{M(\text{C₂H₅OH})} = \frac{13,8 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

$n(\text{CuO}) = \frac{m(\text{CuO})}{M(\text{CuO})} = \frac{28 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,35 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, реагенты реагируют в мольном соотношении $1:1$. Так как $n(\text{C₂H₅OH}) < n(\text{CuO})$ ($0,3 < 0,35$), этанол находится в недостатке и является лимитирующим реагентом. Расчет теоретического выхода продукта будем проводить по этанолу.

5. Рассчитаем теоретически возможную массу альдегида ($m_{теор.}$). По уравнению реакции из 1 моль этанола образуется 1 моль этаналя. Следовательно, количество вещества этаналя теоретически равно количеству вещества этанола:

$n_{\text{теор.}}(\text{CH₃CHO}) = n(\text{C₂H₅OH}) = 0,3 \text{ моль}$

Теперь найдем теоретическую массу этаналя:

$m_{\text{теор.}}(\text{CH₃CHO}) = n_{\text{теор.}}(\text{CH₃CHO}) \cdot M(\text{CH₃CHO}) = 0,3 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 13,2 \text{ г}$

6. Массовая доля выхода продукта ($\eta$) вычисляется как отношение практически полученной массы продукта к теоретически возможной массе, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{\text{практ.}}}{m_{\text{теор.}}} \cdot 100\%$

$\eta = \frac{9,24 \text{ г}}{13,2 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,7 \cdot 100\% = 70\%$

Ответ: 70%.