дано:
- объем бутана (C4H10) = 14 л (н.у.)
- практический выход уксусной кислоты = 60%
- массовая доля уксусной кислоты = 90%
найти:
- массу раствора уксусной кислоты
решение:
1. Найдем количество моль бутана:
При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л.
Количество моль C4H10 = объем / молярный объем = 14 л / 22,4 л/моль ≈ 0,625 моль.
2. Запишем уравнение окисления бутана:
C4H10 + 5O2 → 4CO2 + 5H2O.
Из уравнения видно, что на 1 моль бутана требуется 5 моль кислорода и образуется 4 моль углекислого газа и 5 моль воды.
3. Рассчитаем количество моль уксусной кислоты, образующейся из реакции:
Мы принимаем, что вся полученная вода будет использоваться для последующей реакции получения уксусной кислоты. Для упрощения будем считать, что 1 моль уксусной кислоты можно получить из 1 моль воды (в реальных условиях это сложнее, но для этого задания такой подход допустим).
4. Из 0,625 моль бутана мы получаем 5 * 0,625 моль H2O = 3,125 моль H2O.
Следовательно, мы можем теоретически получить 3,125 моль уксусной кислоты (при 100% выходе).
5. Теперь определим фактическое количество уксусной кислоты с учетом практического выхода:
Фактическое количество уксусной кислоты = теоретическое количество * практический выход = 3,125 моль * 0,6 = 1,875 моль.
6. Рассчитаем массу уксусной кислоты (CH3COOH):
Молярная масса CH3COOH ≈ 12*2 + 1*4 + 16 = 60 г/моль.
Масса уксусной кислоты = количество моль * молярная масса = 1,875 моль * 60 г/моль = 112,5 г.
7. Рассчитаем массу раствора уксусной кислоты:
Если уксусная кислота составляет 90% от массы раствора, то:
Масса раствора = масса уксусной кислоты / массовая доля = 112,5 г / 0,90 ≈ 125 г.
ответ:
Масса раствора уксусной кислоты составляет примерно 125 г.