Question

у меня 5 часов до сдачи Метил-трет-бутиловый эфир, имеющий большое промышленное значение как добавка к моторным топливам, повышающая октановое число бензинов, можно получить в реакции взаимодействия трет-бутилата натрия и йодметана.
Определите молярную концентрацию трет-бутилата натрия в реакционной смеси, если известно, что массовая доля йодметана в ней составляет `7,5%`, скорость реакции в данный момент времени равна $$5·{10}^{-2}$$ моль/л∙мин, константа скорости в кинетическом уравнении при данной температуре $${10}^{-1}$$ л/моль∙мин. Плотность раствора принять за `0,946` г/мл.

Answer 1

Для решения задачи необходимо составить баланс уравнения реакции и найти количество трет-бутилата натрия, участвующего в реакции.

Уравнение реакции:

$$\ce{NaO-C(CH3)3 + CH3I -> I-C(CH3)3 + NaI}$$

Массовая доля йодметана в реакционной смеси:

$$w_{CH3I} = 7.5\%$$

Молярная масса йодметана:

$$M_{CH3I} = 141.94 \text{ г/моль}$$

Массовая концентрация йодметана в реакционной смеси:

$$c_{CH3I} = \frac{w_{CH3I} \cdot \rho}{M_{CH3I}} = \frac{0.075 \cdot 0.946 \text{ г/мл}}{141.94 \text{ г/моль}} \approx 5 \cdot 10^{-4} \text{ моль/л}$$

Константа скорости реакции при данной температуре:

$$k = 0.1 \text{ л/моль∙мин}$$

Скорость реакции в данный момент времени:

$$v = 5 \cdot 10^{-2} \text{ моль/л∙мин}$$

Из кинетического уравнения:

$$v = k \cdot c_{NaO-C(CH3)3}$$

Отсюда находим концентрацию трет-бутилата натрия:

$$c_{NaO-C(CH3)3} = \frac{v}{k} = \frac{5 \cdot 10^{-2} \text{ моль/л∙мин}}{0.1 \text{ л/моль∙мин}} = 0.5 \text{ моль/л}$$

ответ: молярная концентрация трет-бутилата натрия в реакционной смеси составляет 0.5 моль/л.