Номер 465, страница 105 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

465. 46 г этанола нагрели в присутствии концентрированной серной кислоты, при этом получили этилен с выходом 75 %. Рассчитайте объем (н. у.) полученного этилена.

Дано:

$m(C_2H_5OH) = 46 \text{ г}$

$\eta(C_2H_4) = 75 \% = 0.75$

Найти:

$V(C_2H_4) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции внутримолекулярной дегидратации этанола. Реакция протекает при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты, которая действует как катализатор и водоотнимающее средство:

$C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, t>140^\circ C} C_2H_4\uparrow + H_2O$

2. Рассчитаем молярную массу этанола ($C_2H_5OH$):

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

3. Найдем количество вещества этанола, взятого для реакции:

$n(C_2H_5OH) = \frac{m(C_2H_5OH)}{M(C_2H_5OH)} = \frac{46 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} = 1 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль этанола теоретически должен получиться 1 моль этилена. Соотношение количеств веществ $n(C_2H_5OH) : n(C_2H_4) = 1:1$.

Следовательно, теоретически возможное количество вещества этилена равно:

$n_{теор.}(C_2H_4) = n(C_2H_5OH) = 1 \text{ моль}$

5. Практический выход продукта составляет 75 %. Рассчитаем практически полученное количество вещества этилена, используя формулу для выхода продукта:

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

$n_{практ.}(C_2H_4) = n_{теор.}(C_2H_4) \cdot \eta = 1 \text{ моль} \cdot 0.75 = 0.75 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объем полученного этилена при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22.4$ л/моль.

$V(C_2H_4) = n_{практ.}(C_2H_4) \cdot V_m = 0.75 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 16.8 \text{ л}$

Ответ: объем полученного этилена составляет 16.8 л.