Страница 98 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

6. Найдите объём ацетилена (н. у.), полученного гидролизом 256 г карбида кальция, содержащего 2 % посторонних примесей.

Дано:

Решение:

Дано:

$m(\text{образца } CaC_2) = 256 \text{ г}$

$\omega(\text{примесей}) = 2\% = 0.02$

Найти:

$V(C_2H_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции гидролиза карбида кальция ($CaC_2$) с водой ($H_2O$), в результате которой образуется ацетилен ($C_2H_2$) и гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$):

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

2. В реакцию вступает только чистый карбид кальция. Рассчитаем массовую долю и массу чистого $CaC_2$ в предоставленном образце.

Массовая доля чистого $CaC_2$:

$\omega(CaC_2) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 2\% = 98\% \text{ или } 0.98$

Масса чистого $CaC_2$:

$m(CaC_2) = m(\text{образца}) \cdot \omega(CaC_2) = 256 \text{ г} \cdot 0.98 = 250.88 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярную массу карбида кальция, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы ($Ar(Ca) = 40 \text{ а.е.м.}, Ar(C) = 12 \text{ а.е.м.}$):

$M(CaC_2) = Ar(Ca) + 2 \cdot Ar(C) = 40 + 2 \cdot 12 = 64 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число молей) чистого карбида кальция, которое вступило в реакцию:

$n(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{250.88 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 3.92 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 1 моль карбида кальция образуется 1 моль ацетилена. Следовательно, количество вещества ацетилена равно количеству вещества карбида кальция:

$n(C_2H_2) = n(CaC_2) = 3.92 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объем ацетилена, полученного при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22.4 л/моль.

$V(C_2H_2) = n(C_2H_2) \cdot V_m = 3.92 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 87.808 \text{ л}$

Ответ: объем полученного ацетилена составляет $87.808$ л.

Часть I

1. Напишите уравнения реакций, соответствующих схемам:

1) этиловый спирт $\rightarrow$ этан

2) уксусная кислота $\rightarrow$ ацетат кальция

1) этиловый спирт → этан

Для осуществления данного превращения необходимо восстановить этиловый спирт ($C_2H_5OH$) до алкана этана ($C_2H_6$). Это можно сделать с помощью сильного восстановителя — иодоводородной кислоты ($HI$) при нагревании в присутствии красного фосфора ($P$). В ходе этой реакции гидроксильная группа ($-OH$) замещается на атом водорода.

$C_2H_5OH + 2HI \xrightarrow{t, P_{красный}} C_2H_6 + I_2 + H_2O$

Альтернативным способом, который включает две стадии, является дегидратация этанола до этена с последующим гидрированием:

1. $C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4(конц.), t > 140^\circ C} CH_2=CH_2 + H_2O$

2. $CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni, t} C_2H_6$

Однако, поскольку в задании указана прямая схема превращения, реакция восстановления с помощью $HI$ является более прямым ответом.

Ответ: $C_2H_5OH + 2HI \xrightarrow{t, P_{красный}} C_2H_6 + I_2 + H_2O$

2) уксусная кислота → ацетат кальция

Превращение уксусной кислоты ($CH_3COOH$) в ацетат кальция ($(CH_3COO)_2Ca$) — это реакция образования соли. Уксусная кислота, проявляя кислотные свойства, реагирует с веществами основного характера или активными металлами. Для получения ацетата кальция можно использовать реакцию с гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$). Это классическая реакция нейтрализации, в результате которой образуются соль (ацетат кальция) и вода.

$2CH_3COOH + Ca(OH)_2 \rightarrow (CH_3COO)_2Ca + 2H_2O$

Также для этого превращения можно использовать и другие реагенты:

• С оксидом кальция (основный оксид): $2CH_3COOH + CaO \rightarrow (CH_3COO)_2Ca + H_2O$

• С металлическим кальцием (активный металл): $2CH_3COOH + Ca \rightarrow (CH_3COO)_2Ca + H_2\uparrow$

• С карбонатом кальция (соль более слабой кислоты): $2CH_3COOH + CaCO_3 \rightarrow (CH_3COO)_2Ca + H_2O + CO_2\uparrow$

Любое из этих уравнений является правильным решением.

Ответ: $2CH_3COOH + Ca(OH)_2 \rightarrow (CH_3COO)_2Ca + 2H_2O$