Номер 3.51, страница 59, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.51. Вычислите объем бутадиена-1,3, который можно получить из 800 л раствора этилового спирта ($ \rho = 0,8 \, \text{г/мл} $), если массовая доля спирта составляет 96%.

Дано:

$V(\text{р-ра } C_2H_5OH) = 800 \text{ л}$

$\rho(\text{р-ра } C_2H_5OH) = 0.8 \text{ г/мл}$

$\omega(C_2H_5OH) = 96\% = 0.96$

Перевод в СИ:

$V(\text{р-ра } C_2H_5OH) = 800 \text{ л} = 0.8 \text{ м}^3$

$\rho(\text{р-ра } C_2H_5OH) = 0.8 \text{ г/мл} = 800 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(C_4H_6) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения бутадиена-1,3 из этилового спирта по методу С. В. Лебедева. В ходе этой реакции из двух молекул этанола образуется одна молекула бутадиена-1,3, две молекулы воды и одна молекула водорода:

$2C_2H_5OH \xrightarrow{t, \text{катализатор}} CH_2=CH-CH=CH_2 + 2H_2O + H_2$

2. Найдем массу исходного раствора этилового спирта. Для этого сначала переведем объем раствора из литров в миллилитры, чтобы единицы измерения соответствовали единицам измерения плотности:

$V(\text{р-ра}) = 800 \text{ л} = 800 \times 1000 \text{ мл} = 800000 \text{ мл}$

Теперь вычислим массу раствора по формуле $m = \rho \cdot V$:

$m(\text{р-ра}) = 800000 \text{ мл} \times 0.8 \text{ г/мл} = 640000 \text{ г}$

3. Вычислим массу чистого этилового спирта ($C_2H_5OH$), содержащегося в растворе, используя его массовую долю:

$m(C_2H_5OH) = m(\text{р-ра}) \times \omega(C_2H_5OH) = 640000 \text{ г} \times 0.96 = 614400 \text{ г}$

4. Рассчитаем молярную массу этилового спирта:

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

5. Найдем количество вещества (число молей) этилового спирта:

$n(C_2H_5OH) = \frac{m(C_2H_5OH)}{M(C_2H_5OH)} = \frac{614400 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} \approx 13356.52 \text{ моль}$

6. Согласно уравнению реакции, из 2 моль этилового спирта образуется 1 моль бутадиена-1,3 ($C_4H_6$). Найдем количество вещества бутадиена-1,3, исходя из стехиометрического соотношения:

$n(C_4H_6) = \frac{1}{2} n(C_2H_5OH) = \frac{13356.52 \text{ моль}}{2} \approx 6678.26 \text{ моль}$

7. Вычислим объем бутадиена-1,3 при нормальных условиях (н.у.), принимая молярный объем газа $V_m$ равным $22.4 \text{ л/моль}$:

$V(C_4H_6) = n(C_4H_6) \times V_m = 6678.26 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 149593 \text{ л}$

Полученный объем можно также выразить в кубических метрах: $149593 \text{ л} \approx 149.6 \text{ м}^3$.

Ответ: объем бутадиена-1,3, который можно получить, составляет приблизительно $149593$ л (или $149.6 \text{ м}^3$).