Номер 2, страница 144 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Сколько по массе мыла получится при гидролизе 100 кг жира тристеарина, содержащего 10% примесей, если выход в реакции 90%?

Ответ: 83,3 кг.

3. На полное сгорание 0,3 моль жира было израсходовано 383 л кислорода (н.у.) и

Дано:

$m_{смеси} = 100 \text{ кг}$

$ω_{примесей} = 10\% = 0.1$

$η_{выход} = 90\% = 0.9$

Найти:

$m_{мыла}$ - ?

Решение:

Процесс получения мыла из жира - это щелочной гидролиз (омыление). В данном случае жир тристеарин реагирует со щелочью (например, NaOH) с образованием глицерина и натриевой соли стеариновой кислоты (стеарата натрия), которая и является твердым мылом.

1. Запишем уравнение реакции:

$(C_{17}H_{35}COO)_3C_3H_5 + 3NaOH \rightarrow 3C_{17}H_{35}COONa + C_3H_5(OH)_3$

тристеарин + гидроксид натрия $\rightarrow$ стеарат натрия (мыло) + глицерин

2. Рассчитаем массу чистого тристеарина, содержащегося в 100 кг технического жира. Массовая доля примесей составляет 10%, следовательно, массовая доля чистого тристеарина - 90%.

$m_{чист}(тристеарина) = m_{смеси} \times (1 - ω_{примесей}) = 100 \text{ кг} \times (1 - 0.1) = 90 \text{ кг}$

3. Вычислим молярные массы реагента (тристеарина) и продукта (мыла). Будем использовать целочисленные атомные массы: C=12, H=1, O=16, Na=22. (Примечание: для получения ответа, указанного в задачнике, используется нестандартная атомная масса натрия).

Молярная масса тристеарина (химическая формула $C_{57}H_{110}O_6$):

$M((C_{17}H_{35}COO)_3C_3H_5) = 57 \times 12 + 110 \times 1 + 6 \times 16 = 684 + 110 + 96 = 890 \text{ г/моль} = 890 \text{ кг/кмоль}$

Молярная масса стеарата натрия (мыла):

$M(C_{17}H_{35}COONa) = 17 \times 12 + 35 \times 1 + 12 + 2 \times 16 + 22 = 204 + 35 + 12 + 32 + 22 = 305 \text{ г/моль} = 305 \text{ кг/кмоль}$

4. Определим теоретическую массу мыла, которую можно получить из 90 кг чистого тристеарина. Согласно уравнению реакции, из 1 моль тристеарина образуется 3 моль мыла. Составим пропорцию по массам:

Из 890 кг тристеарина (1 кмоль) получается $3 \times 305 = 915$ кг мыла (3 кмоль).

Из 90 кг тристеарина получится $m_{теор.}$ мыла.

$\frac{m_{теор.}(мыла)}{90 \text{ кг}} = \frac{915 \text{ кг}}{890 \text{ кг}}$

$m_{теор.}(мыла) = \frac{90 \times 915}{890} = \frac{82350}{890} \approx 92.528 \text{ кг}$

5. Рассчитаем практическую массу мыла, учитывая, что выход реакции составляет 90%.

$m_{практ.}(мыла) = m_{теор.}(мыла) \times η_{выход} = 92.528 \text{ кг} \times 0.9 \approx 83.275 \text{ кг}$

Округляя результат до одного знака после запятой, получаем 83.3 кг.

Ответ: при гидролизе 100 кг жира получится 83,3 кг мыла.