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


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

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

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: $n(CH_{3}CHO) = x - y, n(H_{2}) = 2x - y, n(C_{2}H_{5}OH) = y$. Общее число молей газов равно $n_{2} = (x - y) + (2x - y) + y = 3x - y$.

По условию, давление в конечной смеси уменьшилось на 20% по сравнению с исходным. Поскольку температура в процессе реакции не изменяется и объем реактора постоянен, то уменьшение давления вызвано только уменьшением числа молей газов. Таким образом, $n_{2} = 0,8n_{1}$, 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:

$\omega (C_{2}H_{5}OH) = \frac{y}{3x-y} = 0,25$.

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

Ещё по теме

В лабораторном шкафу стояло десять банок с солями, от которых отклеились этикетки. Содержимое девяти банок выбросили, а в последней банке, как предполагалось, должно было находиться одно из следующих веществ: $NaCl$, $NaNO_3$, $Na_2CO_3$, $Na_2SO_4$, $Na_2SO_3$, $NaBr$, $NaNO_2$, $CH_3COONa$, $Na_3PO_4$ или $Na_2S_2O_3$. Химик, исследовавший содержимое этой банки, располагал только тремя реактивами: 98%-ной $H_2SO_4$, 2 н. раствором $HCl$, 2 н. раствором ВаCl2 и дистиллированной водой. Он провел следующие операции. 1. Химик растворил в воде образец соли и к раствору добавил соляную кислоту. При этом он наблюдал за происходящими явлениями, понюхал полученный раствор и нагрел его до кипения. Через несколько минут он оставил пробирку и вычеркнул из списка названия некоторых солей. 2. К полученному в результате проведенных операций раствору химик добавил несколько капель раствора хлористого бария и после проведенных наблюдений вычеркнул из списка еще ряд наименований солей. 3. Небольшое количество оставшейся соли химик обработал в пробирке концентрированной серной кислотой, наблюдая за происходящими изменениями и исследуя, обладают ли запахом продукты реакций, происходящих на холоде и при нагревании. После проведенных опытов химик вычеркнул из списка еще несколько названий и заявил, что он точно знает, какая из солей содержалась в этой банке. Восстановите ход рассуждений химика при проведении анализа и скажите, какая соль содержалась в банке.
8 класс Химия Средняя