Номер 239, страница 61 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

239. Какая масса этиленгликоля может быть получена из хлорэтана массой 12,9 г по следующей схеме:

$C_2H_5Cl \xrightarrow{\text{KOH (спирт.)}} \dots \xrightarrow{\text{KMnO}_4 \text{ (p-p)}} \dots?$

Дано:

$m(\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl}) = 12,9$ г

Найти:

$m(\text{C}_2\text{H}_4(\text{OH})_2)$ — ?

Решение:

Процесс получения этиленгликоля из хлорэтана проходит в две стадии. Сначала запишем уравнения реакций:

1. Дегидрогалогенирование хлорэтана при действии спиртового раствора гидроксида калия. В результате образуется этен (этилен):

$\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{KOH (спирт.)} \rightarrow \text{CH}_2=\text{CH}_2 + \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}$

2. Мягкое окисление этена водным раствором перманганата калия (реакция Вагнера) с образованием этиленгликоля (этандиол-1,2):

$3\text{CH}_2=\text{CH}_2 + 2\text{KMnO}_4 + 4\text{H}_2\text{O} \rightarrow 3\text{HOCH}_2-\text{CH}_2\text{OH} + 2\text{MnO}_2 \downarrow + 2\text{KOH}$

Для проведения расчетов найдем молярные массы хлорэтана и этиленгликоля.

Молярная масса хлорэтана ($\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl}$):

$M(\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl}) = 2 \cdot A_r(\text{C}) + 5 \cdot A_r(\text{H}) + 1 \cdot A_r(\text{Cl}) = 2 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 35,5 = 64,5$ г/моль

Молярная масса этиленгликоля ($\text{C}_2\text{H}_4(\text{OH})_2$):

$M(\text{C}_2\text{H}_4(\text{OH})_2) = 2 \cdot A_r(\text{C}) + 6 \cdot A_r(\text{H}) + 2 \cdot A_r(\text{O}) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 62$ г/моль

Рассчитаем количество вещества (число моль) хлорэтана, вступившего в реакцию:

$n(\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl}) = \frac{m(\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl})}{M(\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl})} = \frac{12,9 \text{ г}}{64,5 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль

Проанализируем стехиометрические соотношения в уравнениях реакций. Из уравнения (1) следует, что из 1 моль хлорэтана образуется 1 моль этена:

$n(\text{CH}_2=\text{CH}_2) = n(\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl}) = 0,2$ моль

Из уравнения (2) следует, что из 3 моль этена образуется 3 моль этиленгликоля, то есть их количества веществ соотносятся как 1:1:

$n(\text{C}_2\text{H}_4(\text{OH})_2) = n(\text{CH}_2=\text{CH}_2) = 0,2$ моль

Теперь, зная количество вещества этиленгликоля, мы можем рассчитать его массу:

$m(\text{C}_2\text{H}_4(\text{OH})_2) = n(\text{C}_2\text{H}_4(\text{OH})_2) \cdot M(\text{C}_2\text{H}_4(\text{OH})_2) = 0,2 \text{ моль} \cdot 62 \text{ г/моль} = 12,4$ г

Ответ: масса этиленгликоля, которая может быть получена, составляет 12,4 г.