Номер 4, страница 25, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Напишите уравнения реакций получения из этана ацетальдегида. Определите, сколько литров (н. у.) этана вступает в реакцию, если получено 4,4 г ацетальдегида.

Ответ: 2,24 л.

Напишите уравнения реакций получения из этана ацетальдегида.

Получение ацетальдегида (этаналя) из этана является многостадийным процессом. Наиболее распространенный промышленный способ включает две стадии:

1. Дегидрирование этана до этена (этилена) при высокой температуре и в присутствии катализатора:

$C_2H_6 \xrightarrow{t, kat} C_2H_4 + H_2$

2. Последующее каталитическое окисление этена кислородом воздуха в ацетальдегид (реакция Вакера):

$2C_2H_4 + O_2 \xrightarrow{PdCl_2, CuCl_2} 2CH_3CHO$

Определите, сколько литров (н. у.) этана вступает в реакцию, если получено 4,4 г ацетальдегида.

Дано:

$m(CH_3CHO) = 4,4 \text{ г}$

Условия нормальные (н. у.)

Найти:

$V(C_2H_6)$ - ?

Решение:

1. Для решения задачи необходимо установить мольное соотношение между исходным реагентом (этаном) и конечным продуктом (ацетальдегидом). Из уравнений реакций видно:

Из 1 моль $C_2H_6$ получается 1 моль $C_2H_4$.

Из 1 моль $C_2H_4$ получается 1 моль $CH_3CHO$ (соотношение 2:2 эквивалентно 1:1).

Следовательно, общее мольное соотношение между этаном и ацетальдегидом составляет 1:1.

$n(C_2H_6) = n(CH_3CHO)$

2. Рассчитаем молярную массу ацетальдегида ($CH_3CHO$):

$M(CH_3CHO) = 2 \cdot M(C) + 4 \cdot M(H) + 1 \cdot M(O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 16 = 44 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) ацетальдегида, масса которого дана в условии:

$n(CH_3CHO) = \frac{m(CH_3CHO)}{M(CH_3CHO)} = \frac{4,4 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

4. Так как мольное соотношение $n(C_2H_6) : n(CH_3CHO) = 1:1$, то количество вещества этана, необходимого для реакции, также равно 0,1 моль:

$n(C_2H_6) = 0,1 \text{ моль}$

5. Теперь можно рассчитать объем этана при нормальных условиях, зная, что молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль:

$V(C_2H_6) = n(C_2H_6) \cdot V_m = 0,1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24 \text{ л}$

Ответ: 2,24 л.