Номер 2, страница 160, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. При нагревании метанола массой 4,8 г и уксусной кислоты массой 7,2 г получен метилацетат массой 7,4 г. Определите массовую долю выхода эфира.

Ответ: 83,3%.

2. Дано:

Масса метанола, $m(CH_3OH) = 4,8$ г

Масса уксусной кислоты, $m(CH_3COOH) = 7,2$ г

Практическая масса полученного метилацетата, $m_{практ.}(CH_3COOCH_3) = 7,4$ г

Все данные представлены в единицах, подходящих для расчетов (граммы), поэтому перевод в систему СИ не требуется.

Найти:

Массовую долю выхода эфира (метилацетата), $\eta$ — ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции этерификации — взаимодействия уксусной кислоты с метанолом с образованием сложного эфира (метилацетата) и воды.

$CH_3COOH + CH_3OH \rightleftarrows CH_3COOCH_3 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы исходных веществ и продукта реакции (метилацетата), используя относительные атомные массы элементов: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$.

$M(CH_3OH) = 12 + 4 \cdot 1 + 16 = 32$ г/моль

$M(CH_3COOH) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60$ г/моль

$M(CH_3COOCH_3) = 3 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 74$ г/моль

3. Вычислим количество вещества (в молях) для каждого из реагентов по формуле $n = \frac{m}{M}$.

$n(CH_3OH) = \frac{4,8 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0,15$ моль

$n(CH_3COOH) = \frac{7,2 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,12$ моль

4. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в соотношении 1:1. Сравним количества веществ реагентов.

$n(CH_3COOH) < n(CH_3OH)$, так как $0,12$ моль $< 0,15$ моль.

Следовательно, уксусная кислота находится в недостатке и прореагирует полностью. Дальнейшие расчеты ведем по уксусной кислоте.

5. Рассчитаем теоретически возможную массу метилацетата ($m_{теор.}$). По уравнению реакции, из 1 моль уксусной кислоты образуется 1 моль метилацетата, значит:

$n_{теор.}(CH_3COOCH_3) = n(CH_3COOH) = 0,12$ моль

Теперь найдем теоретическую массу продукта:

$m_{теор.}(CH_3COOCH_3) = n_{теор.}(CH_3COOCH_3) \cdot M(CH_3COOCH_3) = 0,12 \text{ моль} \cdot 74 \text{ г/моль} = 8,88$ г

6. Рассчитаем массовую долю выхода эфира ($\eta$) как отношение практической массы продукта к теоретической, умноженное на 100%.

$\eta = \frac{m_{практ.}}{m_{теор.}} \cdot 100\%$

$\eta = \frac{7,4 \text{ г}}{8,88 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,8333... \cdot 100\% \approx 83,3\%$

Ответ: массовая доля выхода эфира составляет 83,3%.