Question

Сколько литров этина (20°с, 101,3кпа) необходимо для получения такого количества ацетальдегида , чтобы из полученного альдегида и 50 мл воды можно было приготовить 10-% раствор ? выход реакции кучерова принять равным 50%

Answer 1

Сначала определим, сколько нужно ацетальдегида для приготовления 10% раствора из 50 мл воды. Принимаем массу 50 мл воды равной 50 г.
Пусть х г - искомая масса ацетальдегида.
Тогда его массовая доля х/(50+х). Она равна по условию 10% или 0,1:
х/(50+х) = 0,1
х = 0,1*(50+х)
х = 5 + 0,1х
0,9х = 5
х = 5/0,9 = 5,56 г

M(C₂H₂) = 26 г/моль 
M(CH₃-CHO) = 44 г/моль

Уравнение реакции Кучерова:
C₂H₂ + H₂O  =  CH₃-CHO  
22,4 л                     44 г
у л                         5,56 г

Объем  этина (ацетилена), необходимый для получения 5,56 г ацетальдегида при 100% выходе:
у = 22,4 л * 5,56 г / 44 г = 2,83 л
При 50% выходе нужно взять в два раза больше этина:
V(C₂H₂) = 2*2.83 = 5.66 л.

Этот объем соответствует нормальным условиям: давление 1 атмосфера (101,3 кПа), температура 0 С (273 К)
Для перехода к условиям задачи (20 С, 101,3 кПа) используем уравнение Менделеева-Клапейрона:
p₁V₁/T₁ = p₀V₀/T₀, где p₀, V₀, T₀ и p₁, V₁, T₁ - давление, объем и температура газа при начальных (нормальных) условиях и при конечных (произвольных) условиях. 
В нашем случае давление постоянно, поэтому уравнение можно записать в таком виде:
V₁ / T₁ = V₀ / T₀
Отсюда
V₁ = T₁*V₀ / T₀
T₁ = 20 C = 20+273 = 293 К
V₀ = 5.66 л
T₀ = 273 К

V₁ = 293 К * 5,66 л / 273 К =  6,07 л≈ 6,1 л.
ответ: 6,1 л этина