Номер 464, страница 105 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

464. Из 18,4 г этанола было получено $4,48 \text{ дм}^3$ (н. у.) этилена. Вычислите выход продукта реакции.

Дано:

$m(C_2H_5OH) = 18.4 \text{ г}$

$V_{практ.}(C_2H_4) = 4.48 \text{ дм}^3 \text{ (н. у.)}$

$m(C_2H_5OH) = 18.4 \text{ г} = 0.0184 \text{ кг}$
$V_{практ.}(C_2H_4) = 4.48 \text{ дм}^3 = 0.00448 \text{ м}^3$

Найти:

$\eta - ?$

Решение:

Процесс получения этилена из этанола — это реакция внутримолекулярной дегидратации. Запишем уравнение реакции:

$C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_2H_4 \uparrow + H_2O$

Из уравнения видно, что из 1 моль этанола образуется 1 моль этилена. Соотношение количеств веществ $n(C_2H_5OH) : n(C_2H_4) = 1:1$.

Вычислим количество вещества этанола массой 18,4 г. Для этого сначала определим молярную массу этанола ($C_2H_5OH$):

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

Теперь найдем количество вещества этанола:

$n(C_2H_5OH) = \frac{m(C_2H_5OH)}{M(C_2H_5OH)} = \frac{18.4 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} = 0.4 \text{ моль}$.

Так как соотношение реагента и продукта 1:1, теоретически из 0,4 моль этанола должно было получиться 0,4 моль этилена.

$n_{теор.}(C_2H_4) = n(C_2H_5OH) = 0.4 \text{ моль}$.

Рассчитаем теоретически возможный объем этилена, который можно получить из этого количества вещества. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) равен $22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$V_{теор.}(C_2H_4) = n_{теор.}(C_2H_4) \cdot V_m = 0.4 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 8.96 \text{ дм}^3$.

Выход продукта реакции ($\eta$) определяется как отношение практически полученного объема к теоретически возможному объему, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{V_{практ.}(C_2H_4)}{V_{теор.}(C_2H_4)} \cdot 100\%$

Подставим в формулу данные из условия задачи и наши расчеты:

$\eta = \frac{4.48 \text{ дм}^3}{8.96 \text{ дм}^3} \cdot 100\% = 0.5 \cdot 100\% = 50\%$.

Ответ: выход продукта реакции составляет 50%.