Химия
8 класс
Вопрос
Проба чистого этанола массой 0,503 г пропущена при $\approx 300^{\circ} С$ через трубку, наполненную катализатором кислого характера. Объем высушенных продуктов реакции при $107^{\circ} С$ и 780 мм рт. ст. равен $0,285 дм^3$. Средняя молекулярная масса высушенных продуктов реакции равна 39,2. Учитывая, что процессы дегидратации этанола могут идти двумя путями, вычислите выход продуктов реакции каждого из них.
Ответ
Дегидратация этанола протекает по двум направлениям:
1) $CH_3CH_2OH \rightarrow CH_2 = CH_2 + H_2O$,
2) $2CH_3CH_2OH \rightarrow CH_2CH_2 - O - CH_2CH_3 + H_2O$.
При условиях, указанных в задаче, все реагенты находятся в парообразном состоянии. Пусть в газовой смеси содержится $х$ молей $C_2H_4$ ($M = 28$), $у$ молей $C_2H_5OC_2H_5$ ($M = 74$) и $z$ молей не вступившего в реакцию этанола ($M = 46$). (Пары воды из смеси удалены.) Число молей газовой смеси, определенное из уравнения Менделеева - Клапейрона $pV = nRT$, составляет $n = 9,4 \cdot 10^{-3}$ моля. Для проведения реакции было взято $n_0 = 0,503/46 = 10,9 \cdot 10^{-3}$ моля.
Исходя из условий задачи, составляем систему алгебраических уравнений:
$\begin{cases} x + y + z = 9,4 \cdot 10^{-3} \\ 28x + 74y + 46z = 39,2 \cdot 9,4 \cdot 10^{-3} \\ 10,9 \cdot 10^{-3} - x - 2y = z \end{cases}$.
При решении системы получаем:$x = 5,9 \cdot 10^{-3}$ моля и $у = 1,5 \cdot 10^{-3}$ моля, откуда следует, что реакция на $(5,9 : 10,9) \cdot 100 = 54 %$ идет по пути внутримолекулярной дегидратации (1) и на ($1,5 : 10,9) \cdot 100 = 28$ % - по пути межмолекулярной дегидратации (2).