Здравствуйте, уважаемые читатели!
Я продолжаю решать конкурсные задачи из сборника И.Ю.Белавина (2006 год). Сегодня рассмотрю 2 задачи, связанные с протеканием нескольких параллельных реакций.
Итак, задача 1.
234. Этиловый спирт, полученный с выходом 90% брожением 250 г глюкозы, нагрели с концентрированной серной кислотой. При этом остался водный раствор, содержащий только серную кислоту, и получилась смесь газа и паров двух органических веществ, имеющая плотность по азоту 1,62. Определите состав этой смеси в массовых долях, если известно, что при охлаждении вышеуказанной газо–паровой смеси до 20оС получено 78,65 мл жидкости с плотностью 0,74 г/мл.
Решение
1. Составим уравнения рассматриваемых в задаче процессов:
С6Н12О6= 2С2Н5ОН+2СО2 (1)
С2Н5ОН =С2Н4+Н2О (2)
2 С2Н6О=С4Н10О+Н2О (3)
2. Найдем количество вещества полученного спирта.
γисх(С6Н12О6)=250/180=1,389 моль,
γтеор( С2Н6О)= 2*1,389= 2,778моль,
γпракт( С2Н6О)= 2,778*0,9=2,5моль
3. Установим состав газопаровой смеси:
а)Мсмеси=1,62*28=45,36 г/моль
В смесь входят: С2Н4, С4Н10О, С2Н6О (непрореаг)
Б) при охлаждении сконденсируются С4Н10О, С2Н6О (непрореаг)
m(конденсата)=78,65*0,74=58,201 г
в) пусть γ С2Н4=х, γ С4Н10О =у, γ С2Н6О (непрореаг)= 2,5-(х+2у)
Тогда выразим массу смеси через ее плотность:
28х+74у+46(2,5-х-2у) =45,36*(х+у+2,5-х-2у)
Упростим выражение:
18х-27,36у=1,6 (4)
Г) m(конденсата)= m(С4Н10О + С2Н6О (непрорег)
58,201=74у+46(2,5-х-2у)
Или, упростив:
46х+18у=56,8 (5)
Составим систему из выражений 4 и 5 :
18х-27,36у=1,6
46х+18у=56,8:
Решим ее : х=1, у=0,6, γ С2Н6О (непрореаг)= 2,5-(х+2у)=0,3
4. Найдем состав парогазовой смеси в массовых долях:
m(С2Н4)=1*28=28 г
m(С4Н10О)=0, 6*74=44,4 г
m С2Н6О (непрореаг )=0,3*46=13,8 г
W(C2H4)=100*28/86,2=32,5%
W(С4Н10О)=100*44,4/86,2=51,5%
W(С2Н6О (непрореаг))=100*13,8/86,2=16%
Задача 2.
235. 24 г пропанола–2 смешали с 50 г концентрированной серной кислоты. Полученную смесь нагрели до высокой температуры, при этом выделилась газо–паровая смесь, имеющая плотность по воздуху 1,3793 и осталось 50 г жидкости, не содержащей органических веществ. Рассчитайте массы каждого из трех образовавшихся органических веществ, учитывая, что 5 % исходного вещества подверглось изомеризации, а 15 % его осталось не прореагировавшим.
Решение.
1. Химизм процессов:
2. Распределим исходное вещество по заданным материальным потокам:
a)γисх( С3Н8О)=24/60=0,4 моль,
γост( С3Н8О)= 0,4*0,15= 0,06моль,
γизомера( С3Н8О)= 0,4*0,05= 0,02моль,
γ1+2прореаг( С3Н8О)= 0,4*0,8= 0,32моль
Жидкость - конц. H2SO4
3.Найдем состав газопаровой смеси:
А)М(смеси)=1,3793*29=40 г/моль
В смесь входят: Н2О, С3Н6, С6Н14О, С3Н8О (изомер), С3Н8О (ост)
Б) пусть γ С3Н6=х моль, γ С6Н14О =у моль, γ(Н2О)=(х+у)моль,γ С3Н8О (изомер)=0,02 (моль), С3Н8О (ост)- 0,06моль
Тогда выразим массу газопаровой смеси через найденную выше молярную массу:
42х+102у+18(х+у)+60*0,08 =40*(х+у+х+у+0,08)
Упростим выражение:
Х-2у=0,08 (4)
в)из стехиометрии уравнений 1 и 2 следует, что
γ1+2прореаг( С3Н8О)=х+2у=0,32 (5)
составим систему из выражений 4 и 5:
Х-2у=0,08
х+2у=0,32
Решим ее : х=γ С3Н6=0,2 моль,
У= γ С6Н14О =0,06моль
4. Рассчитаем массы каждого из трех образовавшихся веществ
m(С3Н6)=0,2*42=8,4 г
m(С6Н14О)=0,06*102=6,12 г
m(С3Н8О (изомер)=0,02*60=1,2 г
Информация для тех, кто также, как и я, неравнодушен к сложным задачам: с 8 августа запускаю вебкурс: "Решаем конкурсные задачи". Он будет посвящен разбору этого блока из Белавина ( а это более 500 задач). На вебинаре 8 августа разберу 10 задач на газовые смеси, покажу направления унификации их решения. Все участники получат видеозапись вебинара и презентацию с решениями рассмотренных задач.
Зарегистрироваться на веб можно по ссылке: https://forms.gle/D3vsRgUh9zZZ1pia8
Всего доброго!
