Номер 3.9, страница 56, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.9. Сколько граммов эфира должно образоваться при взаимодействии 10 г 92%-ного раствора муравьиной кислоты с метиловым спиртом?

Дано:

Масса раствора муравьиной кислоты: $m_{р-ра(HCOOH)} = 10 \text{ г}$

Массовая доля муравьиной кислоты: $\omega_{(HCOOH)} = 92\% = 0.92$

Метиловый спирт взят в избытке.

Найти:

Массу эфира: $m_{(эфира)} - ?$

Решение:

Реакция этерификации между муравьиной кислотой (HCOOH) и метиловым спиртом (CH₃OH) приводит к образованию сложного эфира — метилформиата (HCOOCH₃) — и воды (H₂O). Предполагается, что реакция идет до конца (теоретический выход), так как в условии не указана константа равновесия или практический выход. Запишем уравнение реакции:

$HCOOH + CH_3OH \rightleftharpoons HCOOCH_3 + H_2O$

Поскольку метиловый спирт взят в избытке, расчет ведем по муравьиной кислоте, которая является лимитирующим реагентом.

1. Найдем массу чистой муравьиной кислоты в 10 г 92%-ного раствора:

$m_{(HCOOH)} = m_{р-ра(HCOOH)} \times \omega_{(HCOOH)} = 10 \text{ г} \times 0.92 = 9.2 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярные массы муравьиной кислоты и образующегося эфира (метилформиата).

Молярная масса муравьиной кислоты (HCOOH):

$M_{(HCOOH)} = Ar(C) + 2 \times Ar(H) + 2 \times Ar(O) = 12.01 + 2 \times 1.01 + 2 \times 16.00 \approx 46 \text{ г/моль}$

Молярная масса метилформиата (HCOOCH₃):

$M_{(HCOOCH_3)} = 2 \times Ar(C) + 4 \times Ar(H) + 2 \times Ar(O) = 2 \times 12.01 + 4 \times 1.01 + 2 \times 16.00 \approx 60 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) муравьиной кислоты, вступившей в реакцию:

$n_{(HCOOH)} = \frac{m_{(HCOOH)}}{M_{(HCOOH)}} = \frac{9.2 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль муравьиной кислоты образуется 1 моль метилформиата. Следовательно, стехиометрическое соотношение количеств веществ равно:

$\frac{n_{(HCOOH)}}{1} = \frac{n_{(HCOOCH_3)}}{1}$

Отсюда, количество вещества образовавшегося эфира равно количеству вещества кислоты:

$n_{(HCOOCH_3)} = n_{(HCOOH)} = 0.2 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу образовавшегося эфира (метилформиата):

$m_{(HCOOCH_3)} = n_{(HCOOCH_3)} \times M_{(HCOOCH_3)} = 0.2 \text{ моль} \times 60 \text{ г/моль} = 12 \text{ г}$

Ответ: должно образоваться 12 г эфира.