Сколько граммов металлического натрия требуется для получения 20 г пентана при реакции Вюрца?

Yantar

52

При решении этой задачи нужно знать, какие реагенты и продукты задействованы в реакции Вюрца и как их соотносят друг с другом.

Реакция Вюрца – это реакция галогенидов алкила (в данном случае хлорида пентилового) с металлами активной группы (в данном случае натрием). Реакцией Вюрца можно получить новый органический соединение – пентан.

Уравнение реакции Вюрца для хлорида пентилового (\(C_5H_{11}Cl\)) и натрия (\(Na\)) выглядит следующим образом:

\[C_5H_{11}Cl + 2Na \rightarrow C_5H_{11}Na + NaCl\]

Из уравнения видно, что хлорид пентилового и натрий взаимодействуют в соотношении 1:2. Это означает, что на каждый мол хлорида пентилового требуется 2 моля натрия.

Для решения задачи нужно определить количество моль пентана и вычислить необходимую массу натрия.

1. Определение количества молей пентана (\(C_5H_{12}\)):

Чтобы определить количество молей пентана, воспользуемся формулой:

\[\text{количество молей} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}}\]

Молярная масса пентана равна:

\[ \text{молярная масса пентана} = 5(\text{молярная масса углерода}) + 12(\text{молярная масса водорода}) = 5 \cdot 12 + 12 \cdot 1 = 72 \, \text{г/моль}\]

Подставляем известные значения в формулу:

\[\text{количество молей пентана} = \frac{20 \, \text{г}}{72 \, \text{г/моль}} \approx 0.28 \, \text{моль}\]

2. Расчет необходимой массы натрия (\(Na\)):

Исходя из уравнения реакции Вюрца, на каждый мол пентила нужно 2 моля натрия. Поэтому, чтобы определить массу натрия, умножим количество молей пентана на коэффициент пропорциональности (2 моля на 1 моль):

\[\text{масса натрия} = \text{количество молей пентана} \times \text{молярная масса натрия}\]

Молярная масса натрия равна:

\[ \text{молярная масса натрия} = 23 \, \text{г/моль} \]

Подставляем известные значения в формулу:

\[\text{масса натрия} = 0.28 \, \text{моль} \times 2 \times 23 \, \text{г/моль} \approx 12.88 \, \text{г}\]

Таким образом, для получения 20 г пентана при реакции Вюрца требуется приблизительно 12.88 г металлического натрия.