Question

Визначте об'єм етилену (н.у), необхідного для отримання реакцією гідратації 54 г етилового спирту, якщо вихід продукту від терретичо можливого 80% ( за масою)

Answer 1

Позначимо вихід продукту грецькою літерою П (вимовляється «ета»), т1(практ.) — фактично добута маса продукту, m2(теор.) — розрахована теоретично можлива маса того самого продукту.

Далі міркуємо так. Оскільки маса речовини пропорційна кількості речовини, то:

У всіх випадках знаходимо одне й те саме значення шуканої величини. Наприклад, якщо в реакції синтезу амоніаку

його вихід становить 75 % (ɳ = 75 %), то це означає, що з 1 моль, або 28 г, або 22,4 л (н.у.) азоту одержимо не 2 моль, або 34 г, або 44,8 л амоніаку (теоретичний вихід), а практично:

Розглянемо декілька прикладів задач.

 Задача 1. Обчислити вихід амоніаку, якщо відомо, що після взаємодії азоту об’ємом 2,24 л (н.у.) із воднем утворився амоніак об’ємом 4,0 л.

Р о з в ’ я з а н н я

1.  Обчислимо об’єм амоніаку, який можна одержати з 2,24 л азоту.

Для цього проведемо розрахунки за рівнянням реакції:

N2 + 3H2 = 2NH3

За законом об’ємних відношень і рівнянням реакції Vтеор (NH3) = 2 • 2,24 л = 4,48 л 2. Обчислюємо вихід амоніаку. за формулою:

В і д п о в і д ь. Вихід амоніаку становить 0,89, або 89 %.

 

Р о з в ’ я з а н н я 1. Складаємо рівняння реакції N2 + 3H2 = 2NH3 За законом об’ємних відношень і рівнянням реакції знаходимо об’єм амоніаку, який можна одержати теоретично:

Vтеор(NH3) = 2 • 0,68 л = 1,36 л

2. Знаходимо об’єм амоніаку, який утворився фактично. Використаємо для цього формулу:

Задача 2. Обчисліть об’єм амоніаку (н.у.), який можна одержати з азоту об’ємом 0,68 л і достатньої кількості водню, якщо вихід амоніаку становить 43 %.

 

В і д п о в і д ь. Можна одержати амоніак об’ємом 0,58 л (фактично утворюється 0,58 л амоніаку).

Отже, щоб обчислити вихід продукту від теоретично можливого, обчислюємо відношення між масами, об’ємами чи кількостями речовин, розрахованих за рівнянням реакції, і масами, об’ємами чи кількостями речовин, одержаних фактично. З цією метою можна скористатися формулами, наведеними в тексті.

Answer 2

Calculating the Volume of Ethylene Needed for the Reaction

To calculate the volume of ethylene (standard conditions) needed to obtain 54g of ethyl alcohol through the hydration reaction, we can use the stoichiometry of the reaction and the given product yield.

The balanced chemical equation for the hydration of ethylene to produce ethyl alcohol is as follows: C2H4 + H2O → C2H5OH

Given: - Mass of ethyl alcohol (C2H5OH) = 54g - Product yield = 80% (by mass)

First, we need to determine the molar mass of ethyl alcohol and then use it to calculate the moles of ethyl alcohol produced. After that, we can use the stoichiometry of the reaction to find the moles of ethylene required, and finally convert the moles to volume at standard conditions.

Calculations

1. Molar Mass of Ethyl Alcohol (C2H5OH) - The molar mass of ethyl alcohol (C2H5OH) can be calculated by adding the atomic masses of its constituent elements: - Carbon (C): 12.01 g/mol - Hydrogen (H): 1.008 g/mol - Oxygen (O): 16.00 g/mol - Molar mass of C2H5OH = (2 * 12.01) + (6 * 1.008) + 16.00 = 46.07 g/mol

2. Moles of Ethyl Alcohol Produced - Moles of C2H5OH = Mass of C2H5OH / Molar mass of C2H5OH = 54g / 46.07 g/mol ≈ 1.17 moles

3. Moles of Ethylene Required - From the balanced chemical equation, we know that 1 mole of ethylene (C2H4) reacts to produce 1 mole of ethyl alcohol (C2H5OH). - Therefore, moles of C2H4 required = Moles of C2H5OH produced ≈ 1.17 moles

4. Volume of Ethylene at Standard Conditions - At standard conditions (0°C and 1 atm pressure), 1 mole of any ideal gas occupies 22.4 liters. - Therefore, volume of ethylene required ≈ 1.17 moles * 22.4 L/mol ≈ 26.17 liters

Conclusion

To obtain 54g of ethyl alcohol through the hydration reaction with a product yield of 80% by mass, approximately 26.17 liters of ethylene at standard conditions would be needed.