Question

Юный химик Вася прочитал, что изобутилформиат имеет запах, напоминающий запах малины. Для получения этого сложного эфира Вася вылил в колбу на 100 мл весь изобутанол, который нашел в лаборатории, и затем долил в колбу муравьиной кислоты до риски. К удивлению Васи, плотность полученной смеси составила 1 г/мл. Содержимое колбы Вася разделил на две равные части. Одну часть Вася умудрился полностью сжечь. К счастью, ему удалось собрать всю жидкость, которая  сконденсировалась после сгорания смеси. Ее объем оказался равным 41,8 мл. Вторую часть Вася нагревал в присутствии катализатора и получил 30,5 г изобутилформиата. Определите выход продукта реакции этерификации.

Answer 1

дано:
- объем смеси = 100 мл = 0,1 л
- плотность смеси = 1 г/мл
- масса смеси = объем * плотность = 100 мл * 1 г/мл = 100 г
- объем конденсата после сгорания = 41,8 мл
- масса полученного изобутилформиата = 30,5 г

найти:
- выход изобутилформиата (в процентах)

решение:

1. Найдем массу оставшейся части смеси, которая была сожжена. Поскольку смесь разделили на две равные части, масса одной части составила:

масса одной части = 100 г / 2 = 50 г

2. При сгорании органической смеси образуются углекислый газ и вода. Известно, что 1 молекула изобутилформиата образуется из 1 молекулы муравьиной кислоты и 1 молекулы изобутанола:

C4H10O + HCOOH → C4H8O2 + H2O

3. Для получения изобутилформиата необходимо учитывать количество образовавшегося конденсата (воды). Чтобы понять, сколько моль воды было образовано, нужно знать молярную массу воды:

Молярная масса H2O = 18 г/моль.

Теперь найдем массу воды, которая образовалась:

масса воды = объем * плотность = 41,8 мл * 1 г/мл = 41,8 г

4. Теперь найдём количество молей воды:

число молей H2O = масса / молярная масса = 41,8 г / 18 г/моль ≈ 2,322 моль

5. Поскольку на каждые 1 моль изобутилформиата требуется 1 моль воды, мы можем сказать, что в реакции участвует 2,322 моль изобутилформиата.

6. Массу изобутилформиата можно найти по формуле:

масса изобутилформиата = число молей * молярная масса

Молярная масса изобутилформиата (C4H8O2) ≈ 88 г/моль.

масса изобутилформиата = 2,322 моль * 88 г/моль ≈ 204,376 г (это теоретически возможная масса, которая могла бы быть получена, если вся кислота и спирт использованы).

7. Выход изобутилформиата можно теперь рассчитать. Выход продукта будет:

выход (%) = (масса полученного продукта / теоретическая масса) * 100%

8. Подставим значения:

выход (%) = (30,5 г / 204,376 г) * 100% ≈ 14,92 %

ответ:
Выход изобутилформиата составляет примерно 14,92 %.