Номер 3, страница 34, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Какую массу метана можно получить при сплавлении 6 г ацетата натрия с избытком гидроксида натрия, если выход метана равен 85%.

Ответ: 1,38 г.

Дано:

$m(CH_3COONa) = 6$ г

$\eta(CH_4) = 85\%$

Гидроксид натрия ($NaOH$) - в избытке

Найти:

$m_{практ}(CH_4) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции сплавления ацетата натрия с гидроксидом натрия (реакция Дюма), в результате которой образуется метан и карбонат натрия:

$CH_3COONa + NaOH \xrightarrow{t} CH_4 \uparrow + Na_2CO_3$

Поскольку гидроксид натрия находится в избытке, ацетат натрия является лимитирующим реагентом, и все расчеты будут проводиться по его массе.

2. Рассчитаем молярные массы ацетата натрия ($CH_3COONa$) и метана ($CH_4$), используя относительные атомные массы из периодической таблицы: $Ar(C) = 12$ г/моль, $Ar(H) = 1$ г/моль, $Ar(O) = 16$ г/моль, $Ar(Na) = 23$ г/моль.

$M(CH_3COONa) = 2 \cdot Ar(C) + 3 \cdot Ar(H) + 2 \cdot Ar(O) + Ar(Na) = 2 \cdot 12 + 3 \cdot 1 + 2 \cdot 16 + 23 = 82$ г/моль.

$M(CH_4) = Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) = 12 + 4 \cdot 1 = 16$ г/моль.

3. Найдем количество вещества (число моль) ацетата натрия в 6 г:

$n(CH_3COONa) = \frac{m(CH_3COONa)}{M(CH_3COONa)} = \frac{6 \text{ г}}{82 \text{ г/моль}} \approx 0.07317$ моль.

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль ацетата натрия образуется 1 моль метана. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n_{теор}(CH_4) = n(CH_3COONa) \approx 0.07317$ моль.

5. Теперь мы можем рассчитать теоретическую массу метана, которая могла бы образоваться, если бы выход реакции составлял 100%.

$m_{теор}(CH_4) = n_{теор}(CH_4) \cdot M(CH_4) \approx 0.07317 \text{ моль} \cdot 16 \text{ г/моль} \approx 1.1707$ г.

6. В условии задачи указано, что практический выход метана составляет 85%. Рассчитаем массу метана, которая будет получена в действительности.

Выход продукта ($\eta$) определяется как отношение практической массы к теоретической: $\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}}$.

Отсюда практическая масса:

$m_{практ}(CH_4) = m_{теор}(CH_4) \cdot \eta \approx 1.1707 \text{ г} \cdot 0.85 \approx 0.995$ г.

Ответ:

при сплавлении 6 г ацетата натрия с избытком гидроксида натрия при выходе реакции 85% можно получить 0.995 г метана.