Химия

При окислении метанола образуется формальдегид:

$CH_{3}OH + [O] \rightarrow CH_{2}O + H_{2}O$.

Выбираем исходный образец спирта количеством вещества 1 моль. Количество формальдегида в конечной смеси обозначаем $x$, тогда количество метанола равно $(1 - x)$.

Выражаем массы $CH_{2}O$ и $CH_{3}OH$ в смеси:

$m(СН20) = \nu (CH_{2}O) \cdot M(CH_{2}O); m(CH_{2}O) = 30x$;
$m(CH_{3}OH) = \nu(CH_{3}OH) \cdot M(CH_{3}OH)$;
$m(CH_{3}OH) = 32(1 - x)$.

Определяем количество водорода в составе альдегида. Из формулы формальдегида $CH_{2}O$ следует, что

$\nu_{1}(H) = 2 \nu (CH_{2}O); \nu_{1}(H) = 2x$.

Выражаем его массу:

$m_{1}(H) = \nu_{1}(H) \cdot M(H); m_{1}(H) = 2x \cdot 1 = 2x$.

Определяем количество водорода в составе спирта. В соответствии с формулой метанола $CH_{3}OH$:

$\nu_{2}(H) = 4 \nu (CH_{3}OH); \nu_{2}(H) = 4(1 - x)$.

Выражаем его массу:

$m_{2}(H) = \nu_{2}(H) \cdot M(H); m_{2}(H) = 4(1 - x) \cdot 1 = 4(1-x)$.

В уравнение

$\omega(H) = \frac{m_{1}(H) + m_{2}(H) }{m(CH_{2}O ) + m(CH_{3}OH ) } \cdot 100 \text{ % }$

подставляем известные значения:

$10 = \frac{2x + 4(1 - x)}{30x + 42(1 - x)} \cdot 100$.

Решаем уравнение:

$x = \nu (CH_{2}O) = 0,44 моль$.

Рассчитываем массу формальдегида:

$m(CH_{2}O) = 30 \cdot 0,44 = 13,2 г$.

Вычисляем массу метанола:

$m(CH_{3}OH) = 32(1 - 0,44) = 17,9 г$.

Находим массовую долю формальдегида:

$\omega (CH_{2}O) = \frac{m(CH_{2}O)}{m(CH_{2}O ) + m(CH_{3}OH ) } \cdot 100 \text{ %}$;
$\omega (CH_{2}O) = \frac{13,2}{13,2 + 17,9} \cdot 100 = 42,4 \text{ %}$.