Номер 467, страница 105 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

467. Этиленгликоль получали по схеме:

$ \text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2 \xrightarrow{\text{Cl}_2} \dots \xrightarrow{\text{NaOH/H}_2\text{O}} \dots $

Из 5,6 дм$^3$ (н. у.) этилена получили 12,4 г этиленгликоля. Определите суммарный выход продукта реакции.

Дано

Объем этилена $V(C_2H_4) = 5.6 \text{ дм}^3$ (н. у.)

Масса полученного этиленгликоля $m_{практ.}(C_2H_6O_2) = 12.4 \text{ г}$

Молярный объем газа при нормальных условиях $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$

Перевод в СИ:

$V(C_2H_4) = 5.6 \text{ дм}^3 = 5.6 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$m_{практ.}(C_2H_6O_2) = 12.4 \text{ г} = 0.0124 \text{ кг}$

Найти:

Суммарный выход продукта $\eta_{общ.} - ?$

Решение

Процесс получения этиленгликоля из этилена состоит из двух стадий:

1. Хлорирование этилена с образованием 1,2-дихлорэтана:

$H_2C=CH_2 + Cl_2 \rightarrow CH_2Cl-CH_2Cl$

2. Щелочной гидролиз 1,2-дихлорэтана с образованием этиленгликоля:

$CH_2Cl-CH_2Cl + 2NaOH \xrightarrow{H_2O} HOCH_2-CH_2OH + 2NaCl$

Суммарно из 1 моль этилена теоретически можно получить 1 моль этиленгликоля.

1. Найдем количество вещества (число моль) исходного этилена:

$n(C_2H_4) = \frac{V(C_2H_4)}{V_m} = \frac{5.6 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0.25 \text{ моль}$

2. Согласно стехиометрии процесса, теоретическое количество вещества этиленгликоля равно количеству вещества этилена:

$n_{теор.}(C_2H_6O_2) = n(C_2H_4) = 0.25 \text{ моль}$

3. Рассчитаем молярную массу этиленгликоля $C_2H_6O_2$:

$M(C_2H_6O_2) = 2 \cdot A_r(C) + 6 \cdot A_r(H) + 2 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 62 \text{ г/моль}$

4. Найдем теоретически возможную массу этиленгликоля, которую можно получить из 5,6 дм³ этилена:

$m_{теор.}(C_2H_6O_2) = n_{теор.}(C_2H_6O_2) \cdot M(C_2H_6O_2) = 0.25 \text{ моль} \cdot 62 \text{ г/моль} = 15.5 \text{ г}$

5. Определим суммарный выход продукта реакции (η) как отношение практической массы к теоретической:

$\eta = \frac{m_{практ.}(C_2H_6O_2)}{m_{теор.}(C_2H_6O_2)} \cdot 100\%$

$\eta = \frac{12.4 \text{ г}}{15.5 \text{ г}} \cdot 100\% = 0.8 \cdot 100\% = 80\%$

Ответ: суммарный выход продукта реакции составляет 80%.