Химия

8 класс
Вопрос
Пары этаналя смешали с водородом в молярном отношении 1:2 при давлении 300 кПа и температуре $400^{ \circ } C$ в замкнутом реакторе, предназначенном для синтеза этанола. После окончания процесса давление газов в реакторе при неизменной температуре уменьшилось на 20%. Определите объемную долю паров этанола в реакционной смеси и процент превращения уксусного альдегида в этанол.
Ответ


При гидрировании этаналя образуется этанол:

$CH_{3}CHO + H_{2} \leftrightarrow C_{2}H_{5}OH$.

Пусть в исходной смеси содержалось х моль этаналя, $\nu (CH_{3}CHO) = x$, тогда, по условию, $\nu (H_{2}) = 2x$. Общее число молей газов равно $\nu_{1} = 3x$.

Реакция этаналя с водородом обратима. Пусть в эту реакцию вступает $y$ моль $CH_{3}CHO$, тогда водорода расходуется также $y$ моль, и образуется $y$ моль $C_{2}H_{5}OH$. В конечной смеси содержатся: $\nu (CH_{3}CHO) = x - y, \nu (H_{2}) = 2x - y, \nu (C_{2}H_{5}OH) = y$. Общее число молей газов равно $\nu_{2} = (x - y) + (2x - y) + y = 3x - y$.

По условию, давление в конечной смеси уменьшилось па 20% по сравнению с исходным. Поскольку температура в процессе реакции не изменяется, и объем реактора постоянен, то уменьшение давление вызвано только уменьшением числа молей газов. Таким образом, $\nu_{2} = 0,8 \cdot \nu_{1}$, или $3x - y = 0,8 \cdot 3x$, то есть $y = 0,6x$.

По закону Авогадро, объемная доля газа равна его мольной доле, поэтому объемная доля паров этанола равна: $\omega (C_{2}H_{5}OH) = \frac{y}{3x - y} = 0,25$, или 25%.

Процент превращения уксусного альдегида в этанол (т.е., практический выход этанола) равен $\frac{y}{x} = 0,6$, или 60%.
Ответ. 25% $C_{2}H_{5}OH$, процент превращения $CH_{3}CHO$ - 60%.
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме

Могут ли реагировать между собой бинарные водородные соединения? Дайте обоснованный ответ. Приведите уравнения возможных реакций на примере водородных соединений элементов второго и третьего периодов Периодической системы.
8 класс Химия Средняя
Имеются три газообразных углеводорода $A$, $B$ и $C$. Известно, что а) пары всех исследуемых газов тяжелее воздуха, но не больше, чем в два раза; б) при разложении всех трех углеводородов под действием искрового электрического разряда образуются углерод и водород, причем последний во всех трех случаях занимает втрое больший объем, чем исходный углеводород при одинаковых условиях; в) объемы продуктов сгорания равных объемов исследуемых газов при одинаковых условиях (температура 100^{\circ}С и давление 1171 мм рт. ст.) относятся между собой, как $5 : 6 : 7$; г) вещества $B$ и $C$ обесцвечивают бромную воду и подкисленный раствор перманганата калия; д) вещество $C$ образует красный осадок при взаимодействии с аммиачным раствором соли закиси меди. Напишите молекулярные и структурные формулы исследуемых углеводородов.
8 класс Химия Средняя
Рассчитайте, сколько серебра можно получить при взаимодействии 18 г глюкозы с избытком аммиачного раствора оксида серебра. Какой объем (н.у.) газа выделится при спиртовом брожении такого же количества глюкозы, если выход продукта реакции составляет 75%?
8 класс Химия Средняя
Образец доломита массой 1,2005 г обработали серной кислотой, получив при этом 1,6659 г смеси сульфатов, Вычислите состав доломита и содержание (в процентах) основных компонентов этого минерала.
8 класс Химия Средняя
Для нейтрализации раствора, содержащего 0,2891 г органической кислоты потребовалось 24,5 мл 0,2 н. раствора основания. Установите молекулярную формулу и молекулярную массу этой кислоты, приведите ее название и структурную формулу.
8 класс Химия Средняя
В процессе производства сахара-рафинада на сахарном заводе расходуют 2,5 кг гашеной извести на каждые 100 кг переработанной сахарной свеклы. а. Какое количество 85%-ного карбоната кальция переработает завод в течение 93 дней, если ежедневно он перерабатывает 15000 центнеров свеклы? б. В каких процессах производства сахара используется гашеная известь? в. Вычислите, сколько тонн чистого $CO_2$ получится из определенного выше количества карбоната кальция, а также расскажите, какое применение находит $CO_2$ в производстве сахара.
8 класс Химия Средняя
При растворении в воде 2,0 г смеси гидридов двух щелочных металлов выделилось 3,36 л водорода (н. у.). Определите, гидриды каких металлов были в смеси, если известно, что количества вещества образовавшихся щелочей относятся, как 5 : 1.
8 класс Химия Средняя
Навеску соли натрия желтого цвета массой 14,58 г растворили в воде, затем подкислили серной кислотой и добавили избыток сульфита натрия, при этом окраска раствора изменилась на зеленоватую. При постепенном добавлении щелочи к полученному раствору сначала выпал студенистый осадок зеленого цвета, который затем полностью растворился в избытке щелочи. Определите объем 20 % - ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,2 г/мл), который потребуется для полного растворения выпавшего осадка.
8 класс Химия Средняя
Сырой никель, содержащий 95,0 % $Ni$, 2,5 % $Cu$, 2,5 % $Fe$, подвергается электролитическому рафинированию. При осуществлении этого процесса пластина сырого никеля служит анодом, а пластина из тонкой стальной жести - катодом. Электролиз производится в электролизере, в котором анодное пространство отделено от катодного пористой диафрагмой. Катодное пространство заполнено раствором $NiSO_4$, концентрация которого в пересчете на никель равна $60 г/дм^3$, а также рядом других компонентов, содержащихся в малых концентрациях. Металлы, входящие в состав анода, окисляются на аноде и переходят в раствор, кислород при этом практически не выделяется. Раствор, заполняющий анодное пространство, непрерывно отводится из электролизера, так чтобы количество раствора в электролизере сохранялось неизменным. Выведенный из анодного пространства раствор, загрязненный ионами $Cu^{2+}$ и $Fe^{2+}$, подвергается очистке и вновь вводится, теперь уже в катодное пространство в качестве питающего раствора. а. Напишите уравнения электродных процессов. Установите, какие ионы находятся в удаляемом из электролизера растворе. б. Объясните, почему из раствора электролита необходимо устранять посторонние ионы. в. Первый этап очистки раствора заключается в продувании воздуха через слегка подщелоченный раствор. После отделения осадка к раствору добавляют порошкообразный никель, затем после повторного фильтрования и легкого подкисления раствор направляют в катодное пространство. Напишите уравнения описанных химических реакций по очистке раствора, Какие компоненты (элементы) и в какой последовательности удаляют из раствора? г. Содержание $Fe^{2+}$ в анодном растворе (в пересчете на железо) не превышает $1 г/дм^3$. Электролизер питают электрическим током силой 2,5 кА. Предполагая, что процессы анодного растворения металлов протекают со 100 %-ным выходом по току, вычислите минимально допустимую скорость течения раствора через электролизер ($дм^3/мин$). Атомные массы принять для $Ni$ - 58,7; $Cu$ - 63,5; $Fe$ - 55,8. д. Выход катодного процесса равен 98 %. Вычислите суточную продукцию электролизера (в килограммах чистого никеля).
8 класс Химия Средняя
Уравновешены два сосуда с растворами $NaOH$ и $HCl$. В первый сосуд добавили хлорид аммония массой 10,7 г. Какую массу карбоната кальция надо добавить во второй сосуд, чтобы они снова уравновесились? Считайте, что газы выделяются из растворов полностью.
8 класс Химия Средняя