Химия
8 класс
Вопрос
Приготовленную в стехиометрическом отношении смесь паров метанола и кислорода подвергли каталитическому окислению, в результате чего образовался альдегид. До реакции смесь занимала объем 3 л при температуре 200∘C и давлении 800 мм рт. ст., а после реакции ее объем при температуре 150∘C и давлении 740 мм рт. ст. оказался равным 3,48 л.
а. Напишите уравнение происходящей реакции окисления.
б. Вычислите процентное содержание альдегида в смеси после окисления при исходных температуре и давлении.
Ответ
Окисление метанола в формальдегид протекает по уравнению
CH3OH+12O2→HCHO+H2O.
Из уравнения реакции следует, что приготовленная стехио-метрическая смесь при указанных условиях должна содержать 2 л паров метанола и 1 л кислорода. Если бы реакция проходила количественно, т. е. с выходом 100 %, то объем продуктов реакции в тех же условиях увеличился бы до 4 л. Реально объем продуктов реакции и исходных непроре-агировавших веществ в пересчете на начальные условия равен
V1=V2p2T1p1T2=3,48⋅740⋅473800⋅423=3,6 л.
Если в соответствии с уравнением обозначить через x объем прореагировавшего кислорода, то объем кислорода, не вступившего в реакцию, будет равен (1−x), объем образовавшегося альдегида составит 2x, объем паров воды - 2x и объем паров непрореагировавшего спирта (2−2x)=2(1−x).
Тогда объем образовавшихся веществ в пересчете на условия, одинаковые с исходными, запишется так:
V1=2(1−x)+(1−x)+2x+2x=3,6 л, отсюда x=0,6 л.
Объем паров образовавшегося альдегида 2х=1,2 л. Найдем процентное содержание альдегида в смеси после реакции:
3,6л−100 %,
1,2л−cV %,
cV=33,3 %.