Номер 3.5, страница 55, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.5. 5 г 90%-ного раствора этилового спирта смешали с уксусной кислотой и нагрели в присутствии концентрированной серной кислоты. Вычислите массу образовавшегося эфира.

Дано:

$m_{р-ра(C_2H_5OH)} = 5 \text{ г} = 0.005 \text{ кг}$
$\omega(C_2H_5OH) = 90\% = 0.9$

Найти:

$m_{эфира} - ?$

Решение:

Происходит реакция этерификации — взаимодействие этилового спирта с уксусной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты в качестве катализатора и водоотнимающего средства. Образуется сложный эфир — этилацетат — и вода.

Уравнение химической реакции:

$CH_3COOH + C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$

1. Найдем массу чистого этилового спирта ($C_2H_5OH$) в исходном растворе:

$m(C_2H_5OH) = m_{р-ра} \cdot \omega(C_2H_5OH) = 5 \text{ г} \cdot 0.9 = 4.5 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярные массы этилового спирта ($C_2H_5OH$) и образовавшегося эфира — этилацетата ($CH_3COOC_2H_5$). Для этого используем относительные атомные массы: $Ar(C) = 12 \text{ а.е.м.}$, $Ar(H) = 1 \text{ а.е.м.}$, $Ar(O) = 16 \text{ а.е.м.}$

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

$M(CH_3COOC_2H_5) = 4 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 48 + 8 + 32 = 88 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (число молей) этилового спирта, вступившего в реакцию:

$n(C_2H_5OH) = \frac{m(C_2H_5OH)}{M(C_2H_5OH)} = \frac{4.5 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} \approx 0.0978 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции видно, что из 1 моль этилового спирта образуется 1 моль этилацетата. В условии задачи количество уксусной кислоты не указано, поэтому считаем, что она взята в избытке. Расчет ведем по веществу, которое находится в недостатке, то есть по этиловому спирту.

$n(CH_3COOC_2H_5) = n(C_2H_5OH) = \frac{4.5}{46} \text{ моль}$

5. Теперь можем вычислить массу образовавшегося этилацетата:

$m(CH_3COOC_2H_5) = n(CH_3COOC_2H_5) \cdot M(CH_3COOC_2H_5) = \frac{4.5}{46} \text{ моль} \cdot 88 \text{ г/моль} = \frac{396}{46} \text{ г} \approx 8.61 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося эфира составляет 8.61 г.