Какой процент выхода продукта реакции соответствует при дегидрировании 83,3 г метанола в присутствии медного

Skvoz_Ogon_I_Vodu

55

Давайте начнем с формулы общей реакции дегидрирования метанола (CH3OH):

\[CH3OH \rightarrow CH2O + H2\]

Обратите внимание, что метанол превращается в формальдегид (CH2O) и молекулярный водород (H2) в результате реакции.

В задаче указано, что масса метанола, используемого в реакции, равна 83,3 г. Чтобы вычислить процент выхода продукта реакции, мы должны сравнить массу полученного продукта с массой использованного метанола.

Для начала, давайте вычислим количество вещества, используя предоставленную массу метанола. Для этого мы должны разделить массу метанола на его молярную массу:

\[n(CH3OH) = \frac{{m(CH3OH)}}{{M(CH3OH)}}\]

Где \(n(CH3OH)\) - количество вещества метанола (в молях), \(m(CH3OH)\) - масса метанола (в граммах) и \(M(CH3OH)\) - молярная масса метанола.

Молярная масса метанола (CH3OH) равна:

\[M(CH3OH) = 12,01 + 3 \times 1,01 + 16,00 = 32,04 \text{ г/моль}\]

Подставим значения в формулу и найдем количество вещества \(n(CH3OH)\):

\[n(CH3OH) = \frac{{83,3}}{{32,04}} = 2,599 \text{ моль}\]

Теперь нам нужно рассмотреть соотношение между исходным метанолом и продуктами реакции. Из уравнения реакции видно, что на одну молекулу метанола приходится одна молекула формальдегида и одна молекула молекулярного водорода.

Таким образом, количество вещества формальдегида и молекулярного водорода также будет равно 2,599 моль.

Теперь мы должны найти объем органического соединения (формальдегид), который составил 29,12 л при нормальных условиях (н. у.).

Чтобы вычислить количество вещества формальдегида (CH2O), мы воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[V = n \times V_{molar}\]

Где \(V\) - объем газа (в литрах), \(n\) - количество вещества (в молях) и \(V_{molar}\) - молярный объем газа.

Молярный объем газа при н. у. составляет 22,4 л/моль.

Подставим значения в формулу:

\[2,599 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 58,3176 \text{ л}\]

Таким образом, объем формальдегида (CH2O) составил 58,3176 л.

Теперь давайте найдем процент выхода формальдегида от исходного метанола, используя следующую формулу:

\[\text{Процент выхода} = \frac{{\text{Масса полученного продукта}}}{{\text{Масса использованного метанола}}} \times 100\]

Мы уже определили, что количество вещества формальдегида равно 2,599 моль, а его массу мы можем найти, используя его молярную массу.

Молярная масса формальдегида (CH2O) равна:

\[M(CH2O) = 12,01 + 2 \times 1,01 + 16,00 = 30,03 \text{ г/моль}\]

Теперь мы можем вычислить массу формальдегида, используя его количество вещества:

\[m(CH2O) = n(CH2O) \times M(CH2O) = 2,599 \text{ моль} \times 30,03 \text{ г/моль}\]

\[m(CH2O) = 78,10797 \text{ г}\]

Теперь мы можем вычислить процент выхода формальдегида:

\[\text{Процент выхода} = \frac{{m(CH2O)}}{{m(CH3OH)}} \times 100\]

Подставим значения:

\[\text{Процент выхода} = \frac{{78,10797 \, \text{г}}}{{83,3 \, \text{г}}} \times 100 \approx 93,88\%\]

Таким образом, процент выхода формальдегида при дегидрировании 83,3 г метанола составляет около 93,88%.