Каков состав исходной смеси этанола и пропанола, если к 16,6 г этой смеси добавили избыток металлического натрия, в результате чего выделилось 3,36 л водорода? Также, какая масса этой смеси потребуется, чтобы выделившимся водородом можно было восстановить 17,8 г 1-нитропропана в пропиламин?

Химия 11 класс Реакции восстановления и окисления состав смеси этанола и пропанола металлический натрий выделение водорода восстановление 1-нитропропана масса смеси для восстановления химические реакции химический состав вопросы по химии 11 класс Новый

Для решения данной задачи начнем с определения состава исходной смеси этанола (C2H5OH) и пропанола (C3H7OH).

Шаг 1: Определение количества выделившегося водорода.

По условию, при реакции с избытком натрия выделилось 3,36 литра водорода. Для того чтобы перевести объем водорода в моли, воспользуемся уравнением состояния газа при нормальных условиях (н.у.), где 1 моль газа занимает 22,4 л:

• n(H2) = V / 22,4 = 3,36 / 22,4 ≈ 0,15 моль.

Шаг 2: Анализ реакции с натрием.

Этанол и пропанол реагируют с натрием, выделяя водород по следующему уравнению:

• C2H5OH + Na → C2H5ONa + 0,5 H2
• C3H7OH + Na → C3H7ONa + 0,5 H2

Из этих уравнений видно, что на 1 моль спирта выделяется 0,5 моль водорода. Таким образом, количество спиртов, реагирующих с натрием, можно выразить как:

• n(C2H5OH) + n(C3H7OH) = n(H2) * 2 = 0,15 * 2 = 0,3 моль.

Шаг 3: Состав смеси.

Обозначим количество этанола как x моль, а пропанола как y моль. Тогда у нас есть система уравнений:

• x + y = 0,3 (количество спиртов)
• Масса смеси: 46x + 60y = 16,6 г (молярные массы этанола и пропанола).

Теперь решим систему уравнений. Из первого уравнения выразим y:

• y = 0,3 - x.

Подставим это значение во второе уравнение:

• 46x + 60(0,3 - x) = 16,6.
• 46x + 18 - 60x = 16,6.
• -14x = 16,6 - 18.
• -14x = -1,4.
• x = 0,1 моль (этанол).

Теперь подставим значение x в первое уравнение:

• y = 0,3 - 0,1 = 0,2 моль (пропанол).

Шаг 4: Определение массы смеси.

Теперь можем определить массу каждого компонента:

• Масса этанола: 0,1 моль * 46 г/моль = 4,6 г.
• Масса пропанола: 0,2 моль * 60 г/моль = 12 г.

Итак, масса смеси: 4,6 г + 12 г = 16,6 г.

Шаг 5: Восстановление 1-нитропропана.

Теперь определим, сколько водорода нужно для восстановления 17,8 г 1-нитропропана (C3H7NO2) в пропиламин (C3H9N). Для этого найдем, сколько водорода выделяется при восстановлении:

• Сначала найдем количество моль 1-нитропропана:
• Молярная масса 1-нитропропана = 3*12 + 7*1 + 14 = 115 г/моль.
• n(C3H7NO2) = 17,8 г / 115 г/моль ≈ 0,155 моль.

При восстановлении 1 моль 1-нитропропана требуется 3 моль водорода:

• n(H2) = 0,155 моль * 3 = 0,465 моль.

Шаг 6: Определение массы смеси для выделения нужного количества водорода.

Так как на 1 моль спирта выделяется 0,5 моль водорода, то для получения 0,465 моль водорода потребуется:

• n(спиртов) = 0,465 / 0,5 = 0,93 моль.

Теперь найдем массу этой смеси:

• Масса смеси = 46 * x + 60 * y, где x + y = 0,93.

Из этого уравнения можно выразить массу смеси, зная соотношение молей этанола и пропанола, например, если взять 0,5 моль этанола и 0,43 моль пропанола:

• 46 * 0,5 + 60 * 0,43 ≈ 23 + 25,8 = 48,8 г.

Таким образом, для восстановления 17,8 г 1-нитропропана в пропиламин потребуется около 48,8 г смеси этанола и пропанола.