Сколько литров этина (20°С, 101,3 кПа) необходимо для получения такого количества ацетальдегида, чтобы из полученного альдегида и 50 мл воды можно было приготовить 10-% раствор? Выход реакции Кучерова принять равным 50%

Сначала определим, сколько нужно ацетальдегида для приготовления 10% раствора из 50 мл воды. Принимаем массу 50 мл воды равной 50 г.

Пусть х г - искомая масса ацетальдегида.

Тогда его массовая доля х / (50+х). Она равна по условию 10% или 0,1:

х / (50+х) = 0,1

х = 0,1 * (50+х)

х = 5 + 0,1 х

0,9 х = 5

х = 5/0,9 = 5,56 г

M (C₂H₂) = 26 г/моль

M (CH₃-CHO) = 44 г/моль

Уравнение реакции Кучерова:

C₂H₂ + H₂O = CH₃-CHO

22,4 л 44 г

у л 5,56 г

Объем этина (ацетилена), необходимый для получения 5,56 г ацетальдегида при 100% выходе:

у = 22,4 л * 5,56 г / 44 г = 2,83 л

При 50% выходе нужно взять в два раза больше этина:

V (C₂H₂) = 2*2.83 = 5.66 л.

Этот объем соответствует нормальным условиям: давление 1 атмосфера (101,3 кПа), температура 0 С (273 К)

Для перехода к условиям задачи (20 С, 101,3 кПа) используем уравнение Менделеева-Клапейрона:

p₁V₁/T₁ = p₀V₀/T₀, где p₀, V₀, T₀ и p₁, V₁, T₁ - давление, объем и температура газа при начальных (нормальных) условиях и при конечных (произвольных) условиях.

В нашем случае давление постоянно, поэтому уравнение можно записать в таком виде:

V₁ / T₁ = V₀ / T₀

Отсюда

V₁ = T₁*V₀ / T₀

T₁ = 20 C = 20+273 = 293 К

V₀ = 5.66 л

T₀ = 273 К

V₁ = 293 К * 5,66 л / 273 К = 6,07 л≈ 6,1 л.

Ответ: 6,1 л этина