Вопрос школьника
При окислении этанола образуется альдегид (массовая доля выхода равна 75%). При взаимодействии этанола такой же массы с металлическим натрием выделяется 5,6 л водорода (объем измерен при нормальных условиях). Определите массу образовавшегося альдегида в первой реакции.
Ответ от учителя
Рассмотрим обе реакции:
1) Окисление этанола:
C2H5OH + [O] → CH3CHO + H2O
2) Взаимодействие этанола с натрием:
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑
Массовая доля выхода альдегида в первой реакции равна 75%, значит, на каждые 100 г этанола образуется 75 г альдегида. Обозначим массу этанола, участвующего в первой реакции, как m1.
Масса альдегида, образовавшегося в первой реакции, равна 0,75m1.
Во второй реакции образуется 5,6 л водорода при нормальных условиях. Объем в литрах можно перевести в моль, используя уравнение состояния идеального газа:
V = nRT/P
где V — объем газа, n — количество вещества в молях, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах, P — давление.
При нормальных условиях (температура 0°C, давление 1 атм) R = 0,0821 л·атм/(моль·К), поэтому:
n(H2) = V(P/T) = 5,6(1/273) / 0,0821 ≈ 0,23 моль
Так как во второй реакции участвует такая же масса этанола, как в первой, то масса этанола, участвующего во второй реакции, также равна m1.
Масса водорода, образовавшегося во второй реакции, равна 2n(H2)·M(H) = 2·0,23·2 = 0,92 г, где M(H) — молярная масса водорода.
Масса этанола, участвующего во второй реакции, равна массе водорода, поделенной на массовую долю этанола в реакции:
m1 = 0,92 / 0,5 = 1,84 г
Таким образом, масса альдегида, образовавшегося в первой реакции, равна:
0,75m1 = 0,75·1,84 = 1,38 г.
