2024-12-22 22:51:48
Какова объёмная доля этана в смеси этана с этеном объёмом 50л (н.у.), если в результате гидратации получено 69г этанола, а выход составил 75% от теоретически возможного?
Химия Колледж Темы: Химические реакции, Газовые законы, Реакции алкенов объёмная доля этана смесь этана с этеном гидратация этанола выход этанола теоретически возможный выход химия 12 класс
2024-12-22 22:52:07
Для решения задачи нам необходимо определить, сколько этана было в исходной смеси, а затем рассчитать его объёмную долю в смеси с этеном.
Шаг 1: Определим количество молей этанола, полученного в результате гидратации. Для этого используем молекулярную массу этанола (C2H5OH):
- Молекулярная масса C2H5OH = 2*12 + 6*1 + 16 = 46 г/моль.
Теперь можем рассчитать количество молей этанола:
- Количество молей этанола = масса / молекулярная масса = 69 г / 46 г/моль ≈ 1,5 моль.
Шаг 2: Учитывая, что выход составил 75% от теоретически возможного, найдем теоретически возможное количество молей этанола:
- Теоретически возможное количество молей этанола = количество молей / выход = 1,5 моль / 0,75 = 2 моль.
Шаг 3: Теперь определим, сколько молей этана необходимо для получения 2 моль этанола. Реакция гидратации этена (C2H4) выглядит так:
- C2H4 + H2O → C2H5OH.
Из уравнения видно, что 1 моль этена дает 1 моль этанола. Следовательно, для получения 2 моль этанола потребуется 2 моль этена.
Шаг 4: Теперь найдем, сколько молей этана было в смеси. Из условия задачи у нас есть смесь этана и этена, которая в сумме составляет 50 литров. Мы знаем, что в смеси присутствует 2 моль этена, поэтому:
- Общее количество молей в смеси = количество молей этана + количество молей этена.
- Обозначим количество молей этана как n. Тогда: n + 2 = общее количество молей.
Шаг 5: Используем уравнение состояния идеального газа для определения общего количества молей в смеси:
- PV = nRT, где P = 1 атм, V = 50 л, R = 0,0821 л*атм/(моль*K), T = 273 K.
- n = PV / RT = (1 атм * 50 л) / (0,0821 л*атм/(моль*K) * 273 K) ≈ 2,24 моль.
Шаг 6: Теперь подставим это значение в уравнение:
- n + 2 = 2,24 моль.
- n = 2,24 - 2 = 0,24 моль (количество молей этана).
Шаг 7: Теперь мы можем найти объёмную долю этана в смеси. Объёмная доля определяется как:
- Объёмная доля этана = (количество молей этана / общее количество молей) * 100%.
Подставляем значения:
- Объёмная доля этана = (0,24 / 2,24) * 100% ≈ 10,71%.
Ответ: Объёмная доля этана в смеси составляет примерно 10,71%.
