Вопрос школьника
В результате реакции этерификации из 150 мл безводной уксусной кислоты (плотность 1 г/мл) получили 200 г этилового эфира уксусной кислоты. Рассчитайте массовую долю выхода продукта реакции от теоретически возможного
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо сначала определить количество вещества этилового эфира уксусной кислоты, полученного в результате реакции этерификации.
Масса этилового эфира уксусной кислоты равна 200 г. Плотность этого вещества при комнатной температуре составляет около 0,9 г/мл. Следовательно, объем этилового эфира уксусной кислоты равен:
V = m / ρ = 200 г / 0,9 г/мл ≈ 222 мл
Таким образом, количество вещества этилового эфира уксусной кислоты можно рассчитать по формуле:
n(эфир) = V(эфир) / V(кислота) * n(кислота)
где V(эфир) — объем этилового эфира уксусной кислоты, V(кислота) — объем безводной уксусной кислоты, n(кислота) — количество вещества безводной уксусной кислоты.
Объем безводной уксусной кислоты равен 150 мл. Количество вещества безводной уксусной кислоты можно рассчитать по формуле:
n(кислота) = m(кислота) / M(кислота)
где m(кислота) — масса безводной уксусной кислоты, M(кислота) — молярная масса безводной уксусной кислоты.
Молярная масса безводной уксусной кислоты равна 60 г/моль. Следовательно,
n(кислота) = m(кислота) / M(кислота) = 150 мл * 1 г/мл / 60 г/моль ≈ 2,5 моль
Теперь можно рассчитать количество вещества этилового эфира уксусной кислоты:
n(эфир) = V(эфир) / V(кислота) * n(кислота) = 222 мл / 150 мл * 2,5 моль ≈ 3,7 моль
Теоретически возможное количество вещества этилового эфира уксусной кислоты можно рассчитать по уравнению реакции этерификации:
CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O
Согласно уравнению, на каждый моль безводной уксусной кислоты должен приходить один моль этилового спирта. Следовательно, теоретически возможное количество вещества этилового эфира уксусной кислоты равно:
n(эфир, теор) = n(кислота) = 2,5 моль
Массовая доля выхода продукта реакции от теоретически возможного равна:
w = n(эфир) / n(эфир, теор) * 100% = 3,7 моль / 2,5 моль * 100% ≈ 148%
Таким образом, массовая доля выхода продукта реакции от теоретически возможного превышает 100%, что говорит о том, что в процессе реакции произошло образование дополнительного количества этилового эфира уксусной кислоты, возможно, за счет образования воды в процессе реакции.
