Номер 5, страница 52, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 5*. Окислением пропанола-1 массой 7,2 г получена пропионовая кислота, на нейтрализацию которой затрачен раствор гидроксида натрия объемом 16,4 мл (массовая доля NaOH 20%, $ \rho= 1,22 \text{ г/мл} $). Определите массовую долю выхода кислоты.

Ответ: 83,3%.

Дано:

$m(C_3H_7OH) = 7,2$ г

$V(\text{р-ра } NaOH) = 16,4$ мл

$\omega(NaOH) = 20\% = 0,2$

$\rho(\text{р-ра } NaOH) = 1,22$ г/мл

Найти:

$\eta(C_2H_5COOH) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции окисления пропанола-1 до пропионовой кислоты:

$CH_3CH_2CH_2OH + 2[O] \rightarrow CH_3CH_2COOH + H_2O$

По уравнению реакции, из 1 моль пропанола-1 теоретически образуется 1 моль пропионовой кислоты. Найдем теоретически возможную массу пропионовой кислоты.

Молярная масса пропанола-1 ($C_3H_8O$):

$M(C_3H_8O) = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 16 = 60$ г/моль

Количество вещества пропанола-1:

$n(C_3H_8O) = \frac{m}{M} = \frac{7,2 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,12$ моль

Теоретическое количество вещества пропионовой кислоты равно количеству вещества пропанола-1:

$n_{теор}(C_2H_5COOH) = n(C_3H_8O) = 0,12$ моль

Молярная масса пропионовой кислоты ($C_3H_6O_2$):

$M(C_3H_6O_2) = 3 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 74$ г/моль

Теоретическая масса пропионовой кислоты:

$m_{теор}(C_2H_5COOH) = n_{теор} \cdot M = 0,12 \text{ моль} \cdot 74 \text{ г/моль} = 8,88$ г

2. Практически полученное количество кислоты определим по результатам реакции нейтрализации с гидроксидом натрия:

$C_2H_5COOH + NaOH \rightarrow C_2H_5COONa + H_2O$

Найдем массу раствора гидроксида натрия:

$m(\text{р-ра } NaOH) = V \cdot \\rho= 16,4 \text{ мл} \cdot 1,22 \text{ г/мл} = 20,008$ г

Найдем массу чистого $NaOH$ в растворе:

$m(NaOH) = m(\text{р-ра}) \cdot \omega = 20,008 \text{ г} \cdot 0,2 = 4,0016$ г

Молярная масса гидроксида натрия ($NaOH$):

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль

Количество вещества гидроксида натрия:

$n(NaOH) = \frac{m}{M} = \frac{4,0016 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} \approx 0,1$ моль

По уравнению реакции нейтрализации, $n(C_2H_5COOH) = n(NaOH)$. Следовательно, практическое количество вещества пропионовой кислоты равно:

$n_{практ}(C_2H_5COOH) = 0,1$ моль

Практическая масса пропионовой кислоты:

$m_{практ}(C_2H_5COOH) = n_{практ} \cdot M = 0,1 \text{ моль} \cdot 74 \text{ г/моль} = 7,4$ г

3. Определим массовую долю выхода кислоты ($\eta$):

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

$\eta(C_2H_5COOH) = \frac{7,4 \text{ г}}{8,88 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 83,33\%$

Ответ: массовая доля выхода кислоты составляет 83,3%.