Question

Рассчитайте массу этанола, образовавшегося в результате гидратации 4,48 литров этилена (н.у), если выход этанола составляет 80%.

Answer 1

Добрый день!

Для решения данной задачи нам понадобится использовать химическую формулу реакции, уравнение баланса этой реакции и данные о выходе этанола.

Шаг 1: Запись уравнения реакции
На этом этапе мы должны записать уравнение реакции превращения этилена в этанол:

C2H4 + H2O → C2H5OH

Шаг 2: Определение молярных коэффициентов
Для балансировки уравнения реакции должна быть одинаковая стехиометрия реагентов и продуктов. Поскольку пропорция реакции нам неизвестна, мы используем переменные коэффициенты. Запишем уравнение с переменными коэффициентами:

aC2H4 + bH2O → cC2H5OH

Шаг 3: Балансировка уравнения реакции
Определим переменные коэффициенты, балансируя уравнение реакции. Учитывая, что этилен (C2H4) содержит 2 атома углерода, а этиловый спирт (C2H5OH) содержит 2 атома углерода, мы можем балансировать количество атомов углерода следующим образом:

aC2H4 + bH2O → 2cC2H5OH

Теперь балансируем количество атомов водорода:

aC2H4 + 2bH2O → 2cC2H5OH

И балансируем количество атомов кислорода:

aC2H4 + 2bH2O → 2cC2H5OH

На данный момент мы уравняли количество атомов углерода и водорода, и можем вести дальнейшие расчеты.

Шаг 4: Расчет массы этанола
Для расчета массы этанола нам понадобится молярная масса этанола и количество молей этилена.

Молярная масса этанола (C2H5OH) равна массе атомов углерода (2*12.01 g/mol), атомов водорода (6*1.01 g/mol) и атома кислорода (1*16.00 g/mol):

M(C2H5OH) = (2*12.01 g/mol) + (6*1.01 g/mol) + (1*16.00 g/mol) = 46.07 g/mol

Мы знаем выход этанола (80%), поэтому мы сможем определить количество молей этанола, образовавшегося при гидратации заданного количества этилена.

Объем этилена указан в литрах, следовательно, для расчета количества молей этилена (n(C2H4)) мы должны преобразовать объем в литры в количество молей с использованием уравнения состояния идеального газа:

V(C2H4) = 4.48 L
n(C2H4) = V(C2H4) * (P / (R * T))

Для данного случая используем нормальные условия (н.у.), где давление равно 1 атмосфере, а температура 0 градусов Цельсия:

T = 0 + 273.15 K
P = 1 atm

Подставим данные и воспользуемся универсальной газовой постоянной R = 0.0821 L·атм/(моль·K):
n(C2H4) = 4.48 L * (1 atm / (0.0821 L·атм/(моль·K) * (0 + 273.15 K))

Вычислим n(C2H4):

n(C2H4) = 0.1901 моль

Теперь мы можем рассчитать массу этанола (m(C2H5OH)), используя соотношение между массой, количеством молей и молярной массой:

m(C2H5OH) = n(C2H4) * M(C2H5OH)

Подставим известные значения:

m(C2H5OH) = 0.1901 моль * 46.07 г/моль

Вычислим m(C2H5OH):

m(C2H5OH) = 8.767 г

Таким образом, масса этанола, образовавшегося в результате гидратации 4.48 литров этилена (н.у), при условии выхода этанола 80%, составляет 8.767 г.