номер 7, страница 172 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

7. Какой объём этанола можно получить гидратацией $100 \text{ м}^3$ (н. у.) этилена, если выход продукта реакции составляет $95\%$? Плотность этанола $0,79 \text{ г/см}^3$.

7.Дано:
$V(\text{C}_2\text{H}_4) = 100\text{ м}^3 = 100\,000\text{ л}$
$\eta = 95\% = 0{,}95$
$\rho(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 0{,}79\text{ г/см}^3 = 790\text{ кг/м}^3 = 0{,}79\text{ кг/л}$
$V_m = 22{,}4\text{ л/моль} = 22{,}4\text{ м}^3\text{/кмоль}$

Найти: $V(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})$

Решение:

1. Составим уравнение реакции гидратации этилена (этена):

$$\text{CH}_2=\text{CH}_2 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{t, p, \text{кат.}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$$

2. Рассчитаем количество вещества этилена, вступившего в реакцию:

$$n(\text{C}_2\text{H}_4) = \frac{V(\text{C}_2\text{H}_4)}{V_m} = \frac{100\text{ м}^3}{22{,}4\text{ м}^3/\text{кмоль}} \approx 4{,}4643\text{ кмоль}$$

3. По уравнению реакции теоретическое количество вещества этанола равно количеству вещества этилена, так как их коэффициенты относятся как $1 : 1$:

$$n_{\text{теор}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = n(\text{C}_2\text{H}_4) = 4{,}4643\text{ кмоль}$$

4. С учётом выхода реакции $\eta = 95\%$ найдём практическое количество вещества этанола:

$$n_{\text{практ}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = n_{\text{теор}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) \cdot \eta = 4{,}4643\text{ кмоль} \cdot 0{,}95 \approx 4{,}2411\text{ кмоль}$$

5. Определим молярную массу этанола:

$$M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 12 \cdot 2 + 1 \cdot 6 + 16 = 46\text{ кг/кмоль}\text{ (г/моль)}$$

6. Найдём практическую массу полученного этанола:

$$m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = n_{\text{практ}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) \cdot M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 4{,}2411\text{ кмоль} \cdot 46\text{ кг/кмоль} \approx 195{,}09\text{ кг}$$

7. Зная плотность спирта, вычислим его объём:

$$V(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = \frac{m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})}{\rho(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})} = \frac{195{,}09\text{ кг}}{0{,}79\text{ кг/л}} \approx 246{,}95\text{ л}\text{ (или } 0{,}247\text{ м}^3\text{)}$$

Ответ: $V(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) \approx 247\text{ л}$ (или $\approx 0{,}247\text{ м}^3$)