Для решения этой задачи, сначала запишем уравнение реакции, которая происходит при образовании изовалерианоизоамилового эфира:

Уравнение реакции:

Изовалериановая кислота + Изоамиловый спирт ⇌ Изовалерианоизоамиловый эфир + Вода

Теперь давайте разберемся, сколько вещества нам нужно для получения 150 г эфира с учетом выхода 80%.

Шаг 1: Определение теоретического выхода

Поскольку выход составляет 80%, это значит, что 150 г - это 80% от теоретически возможного количества. Для нахождения теоретического выхода (100%) можно использовать следующую формулу:

Теоретический выход = Фактический выход / (Выход в процентах / 100)

Подставим значения:

Теоретический выход = 150 г / (80 / 100) = 150 г / 0.8 = 187.5 г

Шаг 2: Найдем количество реагентов

Теперь нужно рассчитать, сколько нам нужно кислоты и спирта для получения 187.5 г эфира.

Сначала найдем молекулярные массы реагентов:

• Изовалериановая кислота (C5H10O2): 86 г/моль
• Изоамиловый спирт (C5H12O): 88 г/моль
• Изовалерианоизоамиловый эфир (C10H20O2): 172 г/моль

Теперь, используя закон сохранения массы, мы можем записать уравнение для расчета:

1 моль изовалериановой кислоты + 1 моль изоамилового спирта дает 1 моль изовалерианоизоамилового эфира.

Таким образом, для 1 моль эфира нам нужно 1 моль кислоты и 1 моль спирта. Рассчитаем, сколько нам нужно реагентов для 187.5 г эфира:

Количество эфира в молях:

Количество эфира = масса / молекулярная масса = 187.5 г / 172 г/моль ≈ 1.09 моль

Следовательно, для 1.09 моль эфира нам нужно:

• Изовалериановая кислота: 1.09 моль * 86 г/моль ≈ 93.74 г
• Изоамиловый спирт: 1.09 моль * 88 г/моль ≈ 96.92 г

Шаг 3: Учитываем выход реакции

Так как мы рассчитываем на 80% выход, нам нужно увеличить количество реагентов:

• Изовалериановая кислота: 93.74 г / 0.8 ≈ 117.17 г
• Изоамиловый спирт: 96.92 г / 0.8 ≈ 121.15 г

Ответ:

Для получения 150 г изовалерианоизоамилового эфира при 80% выходе необходимо:

• 117.17 г изовалериановой кислоты
• 121.15 г изоамилового спирта

Механизм реакции:

Реакция образования эфира происходит по механизму конденсации, где кислота и спирт взаимодействуют, образуя эфир и воду. Сначала происходит протонирование спирта, что делает его более реакционноспособным. Затем происходит нуклеофильное атака спирта на карбонильный углерод кислоты, что приводит к образованию переходного состояния. В результате происходит отщепление молекулы воды, и образуется эфир.