Номер 466, страница 105 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

466. Вычислите массу метанола, которая потребуется для получения 2,99 г простого эфира, если реакция дегидратации протекает с 65%-ным выходом.

Дано:

$m_{практ}(C_2H_6O) = 2,99 \text{ г}$ (масса диметилового эфира)

$\eta = 65\% = 0,65$ (выход реакции)

Найти:

$m(CH_3OH) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции межмолекулярной дегидратации метанола с образованием простого (диметилового) эфира:

$2CH_3OH \xrightarrow{H_2SO_4, t<140^\circ C} CH_3-O-CH_3 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы метанола ($CH_3OH$) и диметилового эфира ($CH_3OCH_3$):

$M(CH_3OH) = 12,01 + 4 \cdot 1,008 + 16,00 \approx 32 \text{ г/моль}$

$M(CH_3OCH_3) = 2 \cdot 12,01 + 6 \cdot 1,008 + 16,00 \approx 46 \text{ г/моль}$

3. Выход продукта реакции ($\eta$) определяется как отношение практически полученной массы вещества к теоретически возможной массе:

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}}$

Найдем теоретическую массу диметилового эфира, которая могла бы получиться при 100%-ном выходе:

$m_{теор}(CH_3OCH_3) = \frac{m_{практ}(CH_3OCH_3)}{\eta} = \frac{2,99 \text{ г}}{0,65} = 4,6 \text{ г}$

4. Теперь, зная теоретическую массу продукта, мы можем рассчитать массу реагента (метанола), необходимую для его получения. Сначала найдем количество вещества (в молях) теоретически возможного продукта:

$n(CH_3OCH_3) = \frac{m_{теор}(CH_3OCH_3)}{M(CH_3OCH_3)} = \frac{4,6 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, для получения 1 моль диметилового эфира требуется 2 моль метанола. Найдем количество вещества метанола:

$n(CH_3OH) = 2 \cdot n(CH_3OCH_3) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

6. Наконец, вычислим массу метанола, которая потребуется для реакции:

$m(CH_3OH) = n(CH_3OH) \cdot M(CH_3OH) = 0,2 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 6,4 \text{ г}$

Ответ: для получения 2,99 г простого эфира потребуется 6,4 г метанола.