Определите процентный выход продукта реакции Кучерова, если с использованием метана объемом 1.12 л (н.у.) был получен

Космическая_Панда

60

Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться уравнениями реакций и молярными массами веществ.

1) Сначала произведем реакцию превращения метана в ацетилен:

\[CH_4 \rightarrow C_2H_2 + 2H_2\]

Молярная масса метана (CH_4) равна 16 г/моль, а молярная масса ацетилена (C_2H_2) равна 26 г/моль.

2) Затем проведем реакцию Кучерова, в результате которой ацетилен превращается в ацетальдегид:

\[C_2H_2 + H_2O \rightarrow CH_3CHO\]

Молярная масса ацетилен г (C_2H_2) равна 26 г/моль, а молярная масса ацетальдегида (CH_3CHO) равна 44 г/моль.

3) На последнем этапе проведем реакцию ацетальдегида с аммониак оксидом серебра:

\[CH_3CHO + NH_3 \rightarrow Ag_2O + H_2O\]

Образовавшееся серебро Ag массой m_1 измеряется в граммах.

4) Теперь рассмотрим стехиометрию реакций:

Молей метана (CH_4) в объеме 1.12 л можно вычислить с использованием уравнения состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

где P - давление (н.у.), V - объем (л), n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная (0.0821 л·атм/моль·К), T - температура (в Кельвинах).

Нормальные условия (н.у.) соответствуют давлению 1 атмосфера и температуре 273 К (0 °C).

\[n = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{1\cdot1.12}}{{0.0821\cdot273}} \approx 0.0488\ моль CH_4\]

Коэффициент перед метаном в уравнении реакции Кучерова равен 1, что означает, что для образования 1 моль ацетилена требуется 1 моль метана.

Таким образом, количество молей ацетилена, полученного из 0.0488 моль метана, равно 0.0488 моль.

Теперь посмотрим на уравнение реакции Кучерова:

\[C_2H_2 + H_2O \rightarrow CH_3CHO\]

Из уравнения видно, что для образования 1 моль ацетальдегида требуется 1 моль ацетилена.

Таким образом, количество молей ацетальдегида равно 0.0488 моль.

Молярная масса ацетальдегида (CH_3CHO) равна 44 г/моль.

Получается, что масса ацетальдегида составит:

\[m = n\cdot M = 0.0488\ моль \cdot 44\ г/моль = 2.1392\ грамм\]

5) Для определения процентного выхода продукта реакции рассчитаем отношение массы ацетальдегида (m) к массе теоретически возможного количества ацетальдегида (m_teo):

\[m_{teo} = n_{teo}\cdot M_{CH_3CHO}\]

n_{teo} - теоретическое количество моль ацетальдегида, которое можно получить из начального количества метана,
M_{CH_3CHO} - молярная масса ацетальдегида.

n_{teo} рассчитывается исходя из коэффициентов перед метаном и ацетальдегидом в уравнении реакции Кучерова.
n_{teo} = n_{CH_4} \cdot коэффициент_перед_CH_3CHO.

У нас получается:

n_{teo} = 0.0488\ моль \cdot 1 = 0.0488\ моль

m_{teo} = n_{teo} \cdot M_{CH_3CHO} = 0.0488\ моль \cdot 44\ г/моль = 2.1392\ грамм

Тогда процентный выход продукта реакции можно рассчитать по формуле:

\[\text{Процентный выход} = \frac{m}{m_{teo}} \cdot 100\% = \frac{2.1392\ г}{2.1392\ г} \cdot 100\% = 100\%\]

Таким образом, процентный выход продукта реакции Кучерова составляет 100%.