Номер 3.41, страница 58, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.41. Вычислите объем этилена (н. у.), полученного из 80 г этилового спирта (массовая доля этанола 96%).

Дано:

$m_{р-ра(C_2H_5OH)} = 80 \text{ г}$

$\omega_{(C_2H_5OH)} = 96\% = 0.96$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$V_{(C_2H_4)} - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции внутримолекулярной дегидратации этанола с образованием этилена. Реакция протекает при нагревании выше 140 °C в присутствии концентрированной серной кислоты, которая является катализатором и водоотнимающим средством.

$C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, t > 140^\circ C} C_2H_4\uparrow + H_2O$

2. Рассчитаем массу чистого этанола ($C_2H_5OH$) в 80 г 96%-го раствора.

$m_{(C_2H_5OH)} = m_{р-ра} \cdot \omega_{(C_2H_5OH)} = 80 \text{ г} \cdot 0.96 = 76.8 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу этанола ($C_2H_5OH$), используя относительные атомные массы элементов: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$.

$M(C_2H_5OH) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) этанола, вступившего в реакцию.

$n_{(C_2H_5OH)} = \frac{m_{(C_2H_5OH)}}{M_{(C_2H_5OH)}} = \frac{76.8 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} \approx 1.6696 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, из 1 моль этанола образуется 1 моль этилена. Следовательно, их количества вещества равны:

$n_{(C_2H_4)} = n_{(C_2H_5OH)} \approx 1.6696 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объем этилена ($C_2H_4$), полученного при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. ($V_m$) составляет 22.4 л/моль.

$V_{(C_2H_4)} = n_{(C_2H_4)} \cdot V_m \approx 1.6696 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 37.399 \text{ л}$

Округлим результат до трех значащих цифр (соответственно точности массы чистого вещества 76.8 г).

Ответ: объем этилена равен 37.4 л.