Question

ЗАДАЧА 100 БАЛІВ! Запропонуйте одержання етилацетату,виходячи з метану.Який об'єм метану необхіднийдля одержання 44 кг продукту,якщо вихід становить 80%?

Answer 1

Процес одержання етилацетату з метану включає кілька етапів, які можуть бути узагальнені так:

1. Синтез газу (синтез газу): \[ CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O \]

На цьому етапі метан реагує з киснем для утворення води і вуглекислого газу.

2. Синтез метанолу (каталітичний синтез): \[ CO_2 + 3H_2 \rightarrow CH_3OH \]

На цьому етапі вуглекислий газ і водень реагують для утворення метанолу.

3. Етерифікація (реакція метанолу з оцтовою кислотою): \[ CH_3OH + CH_3COOH \rightarrow CH_3COOCH_3 + H_2O \]

На цьому етапі метанол реагує з оцтовою кислотою для утворення етилацетату та води.

Тепер, щоб розрахувати об'єм метану, необхідного для одержання 44 кг етилацетату, спочатку з'ясуємо, який об'єм метанолу потрібен для синтезу 44 кг етилацетату.

Маса метанолу, необхідного для синтезу етилацетату, дорівнює масі етилацетату, поділеній на вихід етилацетату у відсотках:

\[ \text{Маса метанолу} = \frac{\text{Маса етилацетату}}{\text{Вихід етилацетату у відсотках}} \]

\[ \text{Маса метанолу} = \frac{44\ \text{кг}}{0.80} \]

\[ \text{Маса метанолу} = 55\ \text{кг} \]

Тепер врахуємо реакцію синтезу метанолу, де один молекула метанолу утворюється з одного молекули метану:

\[ CH_3OH + H_2 \rightarrow CH_4 + H_2O \]

Таким чином, для 55 кг метанолу потрібно:

\[ \text{Маса метану} = 55\ \text{кг} \]

Тепер переведемо масу метану у об'єм, використовуючи відому масу метану на молекулярний об'єм (молекулярна маса метану близько 16 г/моль):

\[ \text{Мольова маса метану} = 16\ \text{г/моль} \]

\[ \text{Об'єм метану} = \frac{\text{Маса метану}}{\text{Мольова маса метану}} \]

\[ \text{Об'єм метану} = \frac{55\ \text{кг}}{0.016\ \text{кг/моль}} \]

\[ \text{Об'єм метану} \approx 3437.5\ \text{м}^3 \]

Отже, приблизно 3437.5 м³ метану необхідно для одержання 44 кг етилацетату при вихіді 80%.