Номер 3, страница 160 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3*. Какую массу триацетата целлюлозы можно получить из древесных отходов массой 1,62 т, если эфир получается с выходом 75%. Массовая доля целлюлозы в древесине составляет50%.

Ответ: 1,08 т

Дано:

Масса древесных отходов, $m(отходов) = 1,62$ т

Массовая доля целлюлозы в отходах, $w(целлюлозы) = 50\%$

Практический выход продукта (эфира), $\eta = 75\%$

Перевод в СИ (для справки, расчеты можно вести в тоннах):

$m(отходов) = 1,62 \cdot 10^3 \ кг = 1620 \ кг$

Найти:

Массу триацетата целлюлозы, $m(триацетата) - ?$

Решение:

1. Первым шагом определим массу чистой целлюлозы, которая может вступить в реакцию. Она составляет 50% от массы древесных отходов.

$m(целлюлозы) = m(отходов) \cdot w(целлюлозы) = 1,62 \ т \cdot 0,5 = 0,81 \ т$

2. Запишем уравнение реакции получения триацетата целлюлозы из целлюлозы при взаимодействии с уксусным ангидридом. Для расчетов будем использовать формулы мономерных звеньев.

$[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 3n(CH_3CO)_2o \rightarrow [C_6H_7O_2(OCOCH_3)_3]_n + 3nCH_3COOH$

Формула мономерного звена целлюлозы: $C_6H_{10}O_5$.

Формула мономерного звена триацетата целлюлозы: $C_{12}H_{16}O_8$.

3. Рассчитаем молярные массы мономерных звеньев целлюлозы и триацетата целлюлозы.

Молярная масса звена целлюлозы:

$M(C_6H_{10}O_5) = 6 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 5 \cdot 16 = 162 \ г/моль$.

Молярная масса звена триацетата целлюлозы:

$M(C_{12}H_{16}O_8) = 12 \cdot 12 + 16 \cdot 1 + 8 \cdot 16 = 144 + 16 + 128 = 288 \ г/моль$.

4. Согласно уравнению реакции, из одного мономерного звена целлюлозы образуется одно мономерное звено триацетата целлюлозы. Это позволяет нам составить пропорцию для расчета теоретически возможной массы продукта.

Из $162$ г целлюлозы $\rightarrow$ $288$ г триацетата

Из $0,81$ т целлюлозы $\rightarrow$ $\text{x}$ т триацетата

$m_{теор}(триацетата) = \frac{m(целлюлозы) \cdot M(триацетата)}{M(целлюлозы)}$

$m_{теор}(триацетата) = \frac{0,81 \ т \cdot 288 \ г/моль}{162 \ г/моль} = 1,44 \ т$

Это теоретический выход продукта.

5. Наконец, рассчитаем практическую массу триацетата целлюлозы, учитывая, что выход реакции составляет 75%.

$m_{практ}(триацетата) = m_{теор}(триацетата) \cdot \eta$

$m_{практ}(триацетата) = 1,44 \ т \cdot 0,75 = 1,08 \ т$

Ответ: 1,08 т.