Номер 3, страница 136 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 3. Какая масса метана образуется из соли, полученной при нагревании 6 г уксусной кислоты с избытком гидроксида натрия? Выход метана равен 85%.

Ответ: 1,38 г.

Дано:

$m(\text{CH}_3\text{COOH}) = 6 \text{ г}$

$\eta(\text{CH}_4) = 85\% = 0,85$

Найти:

$m_{\text{практ}}(\text{CH}_4) - ?$

Решение:

Процесс получения метана из уксусной кислоты проходит в две стадии:

1. Нейтрализация уксусной кислоты гидроксидом натрия для получения ацетата натрия:

$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$

2. Сплавление ацетата натрия с избытком гидроксида натрия (реакция Дюма) для получения метана:

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

Поскольку гидроксид натрия взят в избытке на обеих стадиях, расчет ведем по уксусной кислоте. Из уравнений реакций видно, что из 1 моль уксусной кислоты в идеале образуется 1 моль метана. То есть, соотношение количеств веществ следующее:

$n(CH_3COOH) = n(CH_4)_{\text{теор}}$

Найдем молярные массы уксусной кислоты и метана, используя округленные атомные массы из периодической таблицы ($C=12$, $H=1$, $O=16$):

$M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$

$M(\text{CH}_4) = 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль}$

Вычислим количество вещества (число моль) уксусной кислоты массой 6 г:

$n(\text{CH}_3\text{COOH}) = \frac{m(\text{CH}_3\text{COOH})}{M(\text{CH}_3\text{COOH})} = \frac{6 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Согласно стехиометрии, теоретическое количество вещества метана, которое может быть получено, равно количеству вещества уксусной кислоты:

$n_{\text{теор}}(\text{CH}_4) = n(\text{CH}_3\text{COOH}) = 0,1 \text{ моль}$

Рассчитаем теоретическую массу метана:

$m_{\text{теор}}(\text{CH}_4) = n_{\text{теор}}(\text{CH}_4) \cdot M(\text{CH}_4) = 0,1 \text{ моль} \cdot 16 \text{ г/моль} = 1,6 \text{ г}$

Теперь найдем практическую массу метана, учитывая, что выход реакции составляет 85%:

$m_{\text{практ}}(\text{CH}_4) = m_{\text{теор}}(\text{CH}_4) \cdot \eta(\text{CH}_4) = 1,6 \text{ г} \cdot 0,85 = 1,36 \text{ г}$

Ответ: 1,36 г.