Question

какая масса металлического натрия прореагирует с растворомпропанола-1 массой 200 г, массовая доля воды в котором составляет 10%. Какой объем водорода при нормальных условиях выделится при этой реакции?

Answer 1

2C₃H₇ОН + 2Na = 2C₃H₇ОNa + H₂↑

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

1) Определим массу чистого пропанола–1, вступившего в реакцию
w%(C₃H₇OH) = 100 % - 10 % = 90 %
m(C₃H₇OH) = 200 * 90 : 100 = 180г

2) Определим количества вещества C₃H₇ОН и Na, вступивших в реакцию
М(C₃H₇ОН) = 12 * 3 + 1 * 7 + 16 + 1 = 60 г/моль
n(C₃H₇OH) = 180 : 60 = 3 моль
По уравнению реакции с 2 моль C₃H₇OH реагирует 2 моль Na, следовательно,
n(Na) = n(C₃H₇OН) = 3 моль

3) Определим массу Na, вступившего в реакцию с пропанолом-1
М(Na) = 23 г/моль
m(Na) = 23 * 3 = 69 г

4) Определим объём водорода, выделившегося в ходе реакции пропанола-1 с натрием
По уравнению реакции видно, что 1 моль Н₂ получается либо из 2 моль Na, либо из 2 моль C₃H₇OH, следовательно,
n(Н₂) = 3 * 1 : 2 = 1,5 моль
т.к. все вещества реагируют полностью, без избытка, то расчет ведем по любому из веществ
по закону Авогадро: 1 моль любого газа занимает объём, равный 22,4 л
V(H₂) = 1,5 * 22,4 = 33,6 л  

5) Определим массу чистой воды, вступившей в реакцию
m(Н₂О) = 200 * 10 : 100 = 20 г

6) Определим  количества вещества Н₂О и Na, вступивших в реакцию
М(Н₂О) = 1 * 2 = 16 = 18 г/моль
n(Н₂) = 20 : 18 = 1,1111 моль
По уравнению реакции с 2 моль Н₂О реагирует 2 моль Na, следовательно,
n(Na) = n(Н₂О) = 1,1111 моль

7) Определим массу Na, вступившего в реакцию с водой
М(Na) = 23 г/моль
m(Na) = 23 * 1,1111 = 25,56 г

8) Определим объём водорода, выделившегося в ходе реакции воды с натрием
по уравнению реакции видно, что 1 моль Н₂ получается либо из 2 моль Na, либо из 2 моль Н₂О, следовательно,
n(Н₂) = 1,1111 * 1 : 2 = 0,5556 моль
т.к. все вещества реагируют полностью, без избытка, то расчет ведем по любому из веществ
по закону Авогадро: 1 моль любого газа занимает объём, равный 22,4 л
V(H₂) = 0,5556 * 22,4 = 12,44 л

9) Определим общую массу натрия, вступившего в реакцию
m(Na) = 69 + 25,56 = 94,56 г

10) Определим общий объём выделившегося водорода в ходе реакции
V(H₂) = 33,6 + 12,44  = 46,04 л

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, давайте определим химическую реакцию между натрием и пропанолом. В данном случае возможна реакция образования водорода:

\[2\text{Na} + 2\text{C}_3\text{H}_7\text{OH} \rightarrow 2\text{C}_3\text{H}_7\text{ONa} + \text{H}_2.\]

Мы видим, что для образования одной молекулы водорода требуется 2 молекулы натрия и 2 молекулы пропанола. Теперь мы можем использовать эти молекулярные соотношения для определения количества вещества.

1. Найдем количество молекул пропанола (производного пропана) в растворе массой 200 г с массовой долей воды 10%. Масса пропанола равна \(200 \, \text{г} \times (1 - 0.10) = 180 \, \text{г}\). Теперь переведем это в количество молекул, используя молярную массу пропанола.

Молярная масса пропанола (\(\text{C}_3\text{H}_7\text{OH}\)) примерно равна 60 г/моль. Таким образом, количество молекул пропанола можно найти следующим образом:

\[ \text{Количество молекул пропанола} = \frac{\text{Масса пропанола}}{\text{Молярная масса пропанола}} = \frac{180 \, \text{г}}{60 \, \text{г/моль}} = 3 \, \text{моль}.\]

2. Теперь, учитывая баланс уравнения реакции, мы видим, что для 1 молекулы водорода требуется 2 молекулы пропанола. Следовательно, количество молекул водорода равно половине количества молекул пропанола:

\[ \text{Количество молекул водорода} = \frac{1}{2} \times \text{Количество молекул пропанола} = \frac{1}{2} \times 3 \, \text{моль} = 1.5 \, \text{моль}.\]

3. Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, чтобы найти объем водорода при нормальных условиях (0 градусов Цельсия и 1 атмосферное давление). Один моль газа при нормальных условиях занимает примерно 22.4 литра. Таким образом, объем водорода можно найти умножением количества молекул водорода на объем одной молекулы и переводом в литры:

\[ \text{Объем водорода} = 1.5 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 33.6 \, \text{л}.\]

Итак, при реакции указанных масс натрия с раствором пропанола образуется примерно 33.6 литра водорода при нормальных условиях.