Question

Смесь этанола и уксусной кислоты разделили на две равные части. Первую часть обработали избытком гидрокарбоната натрия, а полученный газ пропустили через избыток раствора гидроксида бария. Образовавшийся осадок отфильтровали, высушили и взвесили. Его масса оказалась равной 9,85 г. Вторую часть смеси нагревали в присутствии катализатора и с выходом 75 % получили 3,30 г этилацетата. Можно ли, используя данные, приведенные в условии, определить массу этанола в исходной смеси?

Answer 1

дано:
- Масса осадка (гидроксида бария) = 9,85 г
- Выход этилацетата = 75%
- Масса полученного этилацетата = 3,30 г

найти:
- Массу этанола в исходной смеси

решение:

1. Сначала найдем количество вещества полученного этилацетата. Так как выход составил 75%, можем найти теоретическую массу:

масса(теоретическая) = масса(практическая) / выход = 3,30 г / 0,75 = 4,40 г

2. Теперь находим количество вещества этилацетата, используя его молярную массу. Молярная масса этилацетата (C4H8O2) равна 88 г/моль.

n(этилацетат) = масса / молярная масса = 4,40 г / 88 г/моль ≈ 0,050 моль

3. Реакция образования этилацетата протекает по уравнению:
C2H5OH + CH3COOH → C4H8O2 + H2O

Согласно этому уравнению, 1 моль уксусной кислоты реагирует с 1 моль этанола для получения 1 моля этилацетата. Значит, количество уксусной кислоты, необходимое для реакции, также равно 0,050 моль.

4. Теперь найдем массу уксусной кислоты, использованной в реакции. Молярная масса уксусной кислоты (C2H4O2) равна 60 г/моль.

масса(уксусная кислота) = n * молярная масса = 0,050 моль * 60 г/моль = 3,00 г

5. Теперь перейдем к первой части смеси. Обработка первой части смеси гидрокарбонатом натрия приводит к образованию газа углекислого газа (CO2), который затем смешивается с гидроксидом бария (Ba(OH)2), что приводит к образованию осадка BaCO3.

Реакция выглядит так:
NaHCO3 + CH3COOH → CO2 + NaCH3COO + H2O
Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 (осадок)

6. Рассчитаем количество вещества осадка (BaCO3). Молярная масса BaCO3 равна 197 г/моль.

n(BaCO3) = масса / молярная масса = 9,85 г / 197 г/моль ≈ 0,050 моль

7. Поскольку на каждую 1 моль уксусной кислоты образуется 1 моль CO2, то количество уксусной кислоты, отреагировавшей с гидрокарбонатом натрия, составляет также 0,050 моль.

8. Итак, мы нашли, что из каждой половины смеси было использовано по 0,050 моль уксусной кислоты. Поскольку смесь изначально состояла из равных частей, это означает, что всего было 0,100 моль уксусной кислоты в исходной смеси.

9. Теперь найдем общее количество этанола, которое необходимо для реакций. Из уравнения реакции видно, что количество этанола будет равно количеству уксусной кислоты.

10. Следовательно, общее количество этанола составляет 0,100 моль.

11. Найдем массу этанола. Молярная масса этанола (C2H5OH) равна 46 г/моль.

масса(этанол) = n * молярная масса = 0,100 моль * 46 г/моль = 4,60 г

ответ:
Масса этанола в исходной смеси составляет 4,60 г.