Question

На практике по органической химии студенту поручили синтез дибутилового эфира. Студент взял порцию бутилового спирта объемом 62 мл. В результате синтеза ему удалось получить 32,47 мл эфира. Вычислите практический выход дибутилового эфира. Плотность бутанола-1 составляет 0,81 г/см3, а дибутилового эфира - 0,77 г/см3. Пожалуйста полное решение.

Answer 1

Уравнение реакции получения дибутилового эфира:

2С4Н9ОН-->С4Н9-О-С4Н9+Н2О
Итак, из двух моль бутанола-1 получаем 1 моль дибутилового эфира.

Найдем химическое количество бутанола-1:
m(C4H9OH)=p*V=0,81г/см^3*62см^3=50,22 г
n(C4H9OH)=m/M=50,22г/74г/моль≈0,679 моль
Найдем теоретическую массу дибутилового эфира:
n(C4H9-O-C4H9)=n(C4H9OH)/2=0,3395 моль
m(C4H9-O-C4H9)=n*M=0,3395моль*130г/моль=44,135 г

Найдем практичечскую массу дибутилового эфира:
m'(C4H9-O-C4H9)=p*V=0,77г/см^3*32,47≈25 г

Найдем выход реакции:
r=m'(C4H9-O-C4H9)/m(C4H9-O-C4H9)=25г/44,135г≈0,566 (56,6%)

Answer 2

Для расчета практического выхода дибутилового эфира необходимо сначала определить количество молярных эквивалентов бутилового спирта и дибутилового эфира.

Масса бутилового спирта можно определить, зная его плотность и объем:

масса бутилового спирта = плотность × объем = 0,81 г/см³ × 62 мл = 50,22 г

Молярная масса бутилового спирта (C4H10O) равна 74,12 г/моль, поэтому количество моль бутилового спирта можно вычислить следующим образом:

количество моль бутилового спирта = масса / молярная масса = 50,22 г / 74,12 г/моль = 0,678 моль

По определению, дибутиловый эфир получается путем реакции эфирификации бутилового спирта (C4H10O) с бутиловой кислотой (C4H8O2), которая выглядит следующим образом:

2 C4H10O + C4H8O2 → 2 C8H18O2

При этой реакции один моль бутилового спирта соответствует одному мольу дибутилового эфира. Таким образом, количество моль дибутилового эфира, полученного в реакции, будет равно количеству моль бутилового спирта:

количество моль дибутилового эфира = количество моль бутилового спирта = 0,678 моль

Объем дибутилового эфира можно вычислить, зная его плотность и количество моль:

объем дибутилового эфира = количество моль × молярный объем = 0,678 моль × 2445 см³/моль = 1660,71 см³ = 1,66071 л

Теперь можно вычислить практический выход дибутилового эфира, разделив полученный объем дибутилового эфира на теоретически возможный объем дибутилового эфира, который можно получить из 62 мл бутилового спирта:

практический выход = (объем дибутилового эфира / теоретически возможный объем) × 100% = (1,66071 л / (62 мл / 1000)) × 100% = 26,80%

Таким образом, прак