При нагревании 26,8 г смеси этилового спирта и уксусной кислоты с несколькими каплями конц. серной кислоты получено 14,08г сложного эфира, а при сжигании того же количества смеси кислоты и спирта образовалось 23,4 г воды. найдите процентный состав смеси и рассчитайте выход эфира в процентах
1) C2H5OH + CH3COOH = CH3COOC2H5 + H2O
2) C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O
3) CH3COOH + O2 = 2CO2 + 2H2O
ν - кол-во вещества в молях
M - молярная масса вещества
m - масса
Итак, пусть ν (C2H5OH), в начальной смеси, будет равняться "x".
А ν (CH3COOH) равняться "y".
M (C2H5OH) = 46г/моль M (CH3COOH) = 60г/моль
m = ν · M
m (C2H5OH) = x · 46 = 46x m (CH3COOH) = y · 60 = 60y
m (смеси) = m (C2H5OH) + m (CH3COOH) и по условию m (смеси) = 26,8г
Значит m (C2H5OH) + m (CH3COOH) = 26,8г
и мы можем составить уравнение 46x + 60y = 26,8
ν (H2O) во второй реакции = 3ν (C2H5OH) это можно видеть из уравнения реакции.
А в третьей реакции ν (H2O) = 2ν (CH3COOH)
Таким образом можно выразить ν (H2O) через "x" и "y".
ν (H2O) = 3x во второй, а в третьей ν (H2O) = 2y
M (H2O) = 18г/моль
Значит m (H2O) = ν · M = 3x · 18 = 54x и m (H2O) = 2y · 18 = 36y
Всего воды образовалось 23,4г. Можно составить уравнение
54x + 36y = 23,4
Теперь когда у нас есть два уравнения мы можем составить систему
54x + 36y = 23,4
54x = 23,4 - 36y
x = 23,4 / 54 - 36y / 54
x = 0,43 - 0,67y
Подставляем это значение в другое уравнение
46x + 60y = 26,8
46 · (0,43 - 0,67y) + 60y = 26,8
19,8 - 30,8y + 60y = 26,8
60y - 30,8y = 26,8 - 19,8
29,2y = 7
y = 7 / 29,2
y = 0,24
x = 0,43 - 0,67y
x = 0,43 - 0,67 · 0,24
x = 0,43 -0,16
x = 0,27
m (C2H5OH) = 0,27моль · 46г/моль = 12,4г
m (CH3COOH) = 0,24моль · 60г/моль = 14,4г
ω - массовая доля вещества в смеси
ω = m (вещества)/m (смеси)
ω (C2H5OH) = 12,4г / 26,8г = 0,46 = 46%
ω (CH3COOH) = 14,4г / 26,8г = 0,54 = 54%
1) C2H5OH + CH3COOH = CH3COOC2H5 + H2O
ν (CH3COOC2H5) = m/M = 14,08г / 88г/моль = 0.16моль
Реакция проходит пока есть все реагенты, поэтому реакция проходит по тому веществу которого меньше т.е. по (CH3COOH)
это значит, что в реакцию вступает 0,24 моля (CH3COOH) и 0,24 моля (C2H5OH), (и т.к. ν (C2H5OH) = 0,27моль часть(0,03моля) остаётся).
Из уравнения реакции следует, что ν (CH3COOC2H5) должно быть равно ν (CH3COOH), т.е. 0,24моля, но выход реакции был не полный и у нас получилось только 0,16моль
η - выход реакции
η = ν (практическое) / ν (теоретическое)
η = 0,16моль / 0,24моль = 0,67 = 67%
ответ: ω (C2H5OH) = 12,4г / 26,8г = 0,46 = 46%
ω (CH3COOH) = 14,4г / 26,8г = 0,54 = 54%
η = 0,16моль / 0,24моль = 0,67 = 67%