Каковы массы веществ в исходной смеси, если при нагревании смеси этанола и уксусной кислоты в присутствии серной кислоты был получен этилацетат массой 13,2 г (выход 60%), а при действии избытка гидрокарбоната натрия на такую же смесь образовался газ объёмом 7,84 л (н.у.)? Какое вещество взято в избытке?

Химия 11 класс Эстерификация и реакции с карбонатами массы веществ этанол уксусная кислота серная кислота этилацетат выход 60% гидрокарбонат натрия газ объем 7,84 л химические реакции химия 11 класс Новый

Для решения задачи давайте разберем ее по шагам.

Шаг 1: Определим количество этилацетата, полученного при реакции.

Известно, что выход этилацетата составил 60%. Это означает, что масса полученного продукта составляет 60% от теоретически возможной массы. Обозначим теоретическую массу этилацетата как m теор. Тогда:

m фактическая = 0.6 * m теор.

Мы знаем, что фактическая масса этилацетата составляет 13.2 г, следовательно:

13.2 г = 0.6 * m теор.

Теперь найдем теоретическую массу:

m теор. = 13.2 г / 0.6 = 22 г.

Шаг 2: Рассчитаем количество вещества этилацетата.

Теперь найдем количество вещества (n) этилацетата, используя его молярную массу. Молярная масса этилацетата (C4H8O2) составляет примерно 88 г/моль:

n = m / M = 22 г / 88 г/моль = 0.25 моль.

Шаг 3: Определим реакции, происходящие при взаимодействии компонентов.

Этилацетат образуется в результате реакции этанола с уксусной кислотой. Реакция выглядит следующим образом:

• Этанол (C2H5OH) + Уксусная кислота (CH3COOH) → Этиловый ацетат (C4H8O2) + Вода (H2O).

Шаг 4: Рассчитаем количество уксусной кислоты и этанола.

Согласно уравнению реакции, на 1 моль уксусной кислоты требуется 1 моль этанола. Таким образом, если мы получили 0.25 моль этилацетата, то нам необходимо:

• 0.25 моль уксусной кислоты.
• 0.25 моль этанола.

Шаг 5: Определим массу уксусной кислоты и этанола.

Молярная масса уксусной кислоты (CH3COOH) составляет примерно 60 г/моль, а этанола (C2H5OH) – примерно 46 г/моль:

• Масса уксусной кислоты: 0.25 моль * 60 г/моль = 15 г.
• Масса этанола: 0.25 моль * 46 г/моль = 11.5 г.

Шаг 6: Рассмотрим второй эксперимент с гидрокарбонатом натрия.

При реакции уксусной кислоты с гидрокарбонатом натрия (NaHCO3) образуется углекислый газ (CO2), вода и ацетат натрия (CH3COONa). Объем газа, полученного в результате реакции, составляет 7.84 л. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 л. Поэтому количество вещества углекислого газа можно найти так:

n (CO2) = V / 22.4 л/моль = 7.84 л / 22.4 л/моль = 0.35 моль.

Шаг 7: Определим, какое вещество взято в избытке.

Согласно уравнению реакции, на 1 моль уксусной кислоты образуется 1 моль углекислого газа. Таким образом, для получения 0.35 моль CO2 потребуется 0.35 моль уксусной кислоты. Однако мы использовали только 0.25 моль уксусной кислоты, что означает, что уксусная кислота была в недостатке, а значит, этанол был в избытке.

Ответ: В смеси уксусная кислота была в недостатке, а этанол в избытке.