Как правильно рассчитать массу органического вещества с использованием уравнения реакции

Расчет массы целлюлозы и триацетата целлюлозы

Задача 77.
Порцию целлюлозы разделили на 2 части в соотношении 1 : 2. Меньшую часть подвергли гидролизу, при этом образовалось 72 г глюкозы. Какую массу трицетата целлюлозы можно получить из второй части целлюлозы если выход продукта составляет 78%.
Решение:
h = 78% = 0,78;
m(C₆H₁₂O₆) = 72 г;
М(С₆Н₁₀О₅) = 162 г/моль минус 1 моль Н₂О;
М(C₆H₁₂O₆) = 180,16 г/моль;
М{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} = 288 г/моль;
m{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} = ?
Уравнение гидролиза целлюлозы:

Видео:Органика. Решение задачи на определение состава вещества по продуктам его сгорания.Скачать

(С₆Н₁₀О₅)n + nH₂O = nC₆H₁₂O₆.

Уравнение получения триацетата целлюлозы:

(С₆Н₁₀О₅)n + 3nCH₃COOH = [С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]n + 3nH₂O

Из обоих уравнений реакций вытекает, что

n[С₆Н₁₀О₅)] = nC₆H₁₂O₆ и n(С₆Н₁₀О₅) = n{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]}.

Рассчитаем количество глюкозы:

Видео:ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный ОбъемСкачать

n(C₆H₁₂O₆) = m(C₆H₁₂O₆)/М(C₆H₁₂O₆) = 72/180 = 0,4 моль.

По условию задачи вторая часть глюкозы по массе и, соответственно, по количеству в 2 раза больше, чем первая часть, поэтому количество ее будет составлять 0,8 моль (2 ^. 0,4 = 0,8).
Рассчитаем массу триaцетата целлюлозы, которую можно получить из второй части целлюлозы с учетом выхода продукта (h) в 78%, получим:

n{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} = n(С₆Н₁₀О₅) = 0,8 моль;
m{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} = n{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} ^. M{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} ^. h = 0,8 ^. 288 ^. 0,78 = 179,9 г.

Ответ: m{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} = 179,9 г.

Задача 78.
Рассчитайте массу триацетата целлюлозы, который можно получить из древесных отходов массой 2,5 т (массовая доля выхода равна 80%) Массовая доля целлюлозы в древесине равна 50%.
Решение:
М(С₆Н₁₀О₅) = 162 г/моль минус 1 моль Н₂О;
М{[С6Н7О2(ОСОСН3)3]} = 288 г/моль;
m(отходы) = 2,5 т 2,5 ^. 10^-6 г;
w%(С₆Н₁₀О₅) = 50% или 0,5;
h = 80% или 0,8;
m{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} = ?
Уравнение получения триацетата целлюлозы:

(С₆Н₁₀О₅)n + 3nCH₃COOH = [С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]n + 3nH₂O

Из уравнения ытекает, что из 1 моля целлюлозы можно получить 1 моль триацетата целлюлозы, т.е.

Видео:Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.Скачать

n[С₆Н₁₀О₅)] = n{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]}.

Рассчитаем количество целлюлозы в древесине:

n(С₆Н₁₀О₅) = m(отходы) ^. w%(С₆Н₁₀О₅)]/М(С₆Н₁₀О₅) = [(2,5 ^. 10^-6) ^. 0,5)]/162 = 7716 моль.

Рассчитаем массу триацетата целлюлозы:

m{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} = n{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} ^. M{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃] ^. h = 7716 ^. 288 ^. 0,8 = 1777766.4 г или 1,78 т.

Ответ: m{[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]} = 1,78 т.

Гидролиз тристеарата глицерина

Задача 79.
Определить массу мыла, полученного в результате гидролиза 235 г тристеарата глицерина, если выход продукта составляет 95%.
Решение:
m(жир) = 235 г;
h = 95% или 0,95;
М(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅) = 891,51 г/моль;
М(C₁₇H₃₅COONa) = 306,46 г/моль;
m_{(мыло)практ.} = ?
Уравнение реакции гидролиза тристеарата имеет вид:

Видео:8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.Скачать

(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅) + 3NaOH = HOCH₂-CH(OH)-CH₂OH + 3C₁₇H₃₅COONa
тристеарат глицерин стеарат натрия
глицерина (мыло)

Из уравнения реакции вытекает что из 1 моль тристеарата глицерина образуется 3 моль стеарата натрия, т.е.

n(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅) = 3nC₁₇H₃₅COONa.

Рассчитаем количество жира (тристеарата глицерина), получим:

n(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅) = (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅)/М(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅) = 235 г/891,51 г/моль = 0,264 моль.

Тогда

Видео:Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать

n(C₁₇H₃₅COONa) = 3n(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅) = 3 ^. 0,264 = 0,792 моль.

Рассчитаем массу мыла (стеарата натрия) теоретического выхода, получим:

m_{(мыло)теорет.} = n(C₁₇H₃₅COONa) ^. М(C17H35COONa) = 0,792 ^. 306,46 = 242,72 г.

Рассчитаем массу мыла практического выхода, получим:

m_{(мыло)практ.} = m_{(мыло)теорет}. ^. h = 242,72 ^. 0,95 = 230,58 г.

Ответ: 230,58 г.

Реакции превращений в органической химии

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Задача 80.
Осуществите следующие превращения:
С2Н5OH → СH3CHO → СH3COОН → СH3CООСН3 → СН3ОН → CH2O → НСООН → HCOOC2H5 → НCООК → K2CO3
Решение:
1. Первичные спирты окисляются перманганатом калия в присутствии серной кислоты до альдегидов. Реакция окисления этанола перманганотом калия в присутствии серной кислоты имеет вид:
5С2Н5OH + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5СH3CHO + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
В результате реакции этанол превращается в ацетальдегид (этаналь).
2. Далее при окислении ацетальдегида получается уксусная кислота, поэтому X2 СH3CООН:
5СH3CHO + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5СH3COОН + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.
3. Затем, СH3CООН с метанолом дает метилэтаноат (метилацетат, метиловый эфир уксусной кислоты) СH3CООСН3:
CH3COOH + HOCH3 + (t, H2SO4) => CH3COOCH3 + H2O.
Реакция протекает в присутствии серной кислоты и при нагревании.
4. Далее омылением метилового эфира уксусной кислоты получается этаноат (ацетат) калия СH3CООК и метанол СН3ОН:
CH3COOCH3 + КОН = СH3CООК + СН3ОН
5. Метанол можно окислить оксидом меди (II) при нагревании, метанол окисляется оксидом меди до муравьиного альдегида:
CH3-OH + CuO → CH2O + H2O + Cu.
Также метанол можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.), метанол окисляется до метаналя:
2CH3-OH + O2 (Cu) → 2CH2=O + 2H2O.
6. Реакция формальдегида с гидроксидом меди (II) приводит к образованию муравьиной кислоты:
CH2O + 2Cu(OH)2 = НСООН + Cu2O + 2H2O
При этой реакции образуется красный оксид меди (I) (Сu2О).
7. Этерификация карбоновых кислот спиртами. Например, этанол реагирует с муравьиной кислотой с образованием этилформиата (этилового эфира муравьиной кислоты):
НСООН + НОС2Н5 = НСООС2Н5 + Н2О
Реакция протекает в присутствии серной кислоты и при нагревании.
8. Далее омылением этилового эфира муравьиной кислоты получается метаноат (формиат) калия НCООК и этанол С2Н5ОН:
НСООС2Н5 + КОН = НCООК + С2Н5ОН
9. Затем формиат калия окисляется перманганатом калия в щелочной среде до К2СО3 и манганата калия, потому что в щелочной среде перманганат-ионы восстанавливаются до манганат-ионов. В результате раствор приобретает зеленый цвет; степень окисления марганца понижается от +7 до +6.
Уравнение реакции окисления формиата калия перманганатом калия в щелочной среде:
HCOOK + KMnO4 + 2KOH = K2MnO4 + K2CO3 + H2O.

Определение формулы алкена

Задача 81.
1. Назовите вещества:
а) СН2=СН-СН(СН3)-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3; б) СН=С-СН2-СН(СН3)-СН2-СН3
2. Составьте структурные формулы соединений по их названию:
а) 3-метилпентен-1; б) 4-метилпентин-2
3. Определите молекулярную формулу углеводорода, если массовая доля углерода 85,75%, водорода 14,25%(14,3%). Относительная плотность этого веществыа по азоту примерно равна 2.
Решение:
1. а) 3-метилоктен-1; б) 4-метилгексин-1
2. а) СН2=СН-СН(СН3)-СН2-СН3; б) СН3-СН=-СН(СН3)-СН2-СН3
3. Молекулярная масса углеводорода:
М (СхHy) = D(N2) . М (N2) = 2 * 28 = 56 г/моль. Атомные массы этих элементов равны соответственно 12 и 1. Поэтому массы углерода и водорода в составе вещества относятся как 12х : 1у. По условию задачи это отношение имеет вид: 12 : 1. Следовательно:
12х : 1у = 85,75% : 14,25%;
х : y = (85,75%/12) : (14,25/1) = 7,16 : 14,25.
Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим все два его члена на наименьший из них, т. е. на 7,16, получим:
х : y = 7,16/14,25) : (14,25/7,16) = 1 : 2,252496 или 1 : 1,99 = 1:2.
Получили набор наименьших целых чисел. Это дает возможность записать простейшую формулу: С1Н2.
Находим молярную массу углеводорода состава С1Н2, получим:
М (С1Н2) = (1 . 12) + (2 . 1) = 14 г/моль.
Сравним истинную и расчетные молярные массы, и рассчитаем индекс n для углерода и водорода в молекуле С1Н2:
n = М (СхHy)/М (С4Н9) = [56 г/моль] /14 г/моль = 4.
Тогда истинная формула углеводорода будет иметь вид:
n(С1Н2) = 4(С1Н2) = C4H8. М (С4Н8) = 4М (С1Н2) = 4 * 14 г/моль = 56 г/моль.
Вещество с формулой С4Н8 реально существует. Так как молярные массы совпадают (М (СхНу) = М (С4Н8). Это бутин С4Н8.