Уксусную кислоту получили из технического карбида кальция(массовая доля примесей 4%). Какая масса карбида была израсходована, если на нейтрализацию полученной кислоты нужно 224 г раствора KOH (w=20%), а реакция Кучерова протекает с выходом 80%?
Чтобы решить эту задачу, необходимо сначала определить, сколько уксусной кислоты было получено и сколько карбида кальция потребовалось для её получения. Давайте пройдёмся шаг за шагом.
Определение количества KOH в растворе:
Раствор KOH содержит 20% KOH. Это значит, что в 224 г раствора содержится: \[ m_{KOH} = 224 \, \text{г} \times 0.20 = 44.8 \, \text{г} \]Расчёт количества уксусной кислоты:
Уксусная кислота (CH₃COOH) нейтрализуется KOH в соотношении 1:1. Следовательно, количество уксусной кислоты, необходимой для нейтрализации, равно количеству KOH: \[ m_{CH₃COOH} = m_{KOH} = 44.8 \, \text{г} \]Выход реакции Кучерова:
Дано, что выход реакции составляет 80%. Это означает, что лишь 80% уксусной кислоты было получено из карбида кальция (СаC₂). Чтобы найти реальное количество уксусной кислоты, которое было получено из карбида: \[ m_{CH₃COOH, \text{ теоретическое}} = \frac{m_{CH₃COOH}}{0.80} = \frac{44.8 \, \text{г}}{0.80} = 56 \, \text{г} \]Молярные массы:
Теперь, чтобы вычислить количество карбида кальция, найдем количество уксусной кислоты в молях:
- Молярная масса уксусной кислоты (CH₃COOH) = 12 + 1*3 + 12 + 16 = 60 г/моль.
- Количество уксусной кислоты в молях: \[ n_{CH₃COOH} = \frac{m_{CH₃COOH, \text{ теоретическое}}}{M_{CH₃COOH}} = \frac{56 \, \text{г}}{60 \, \text{г/моль}} \approx 0.933 \, \text{моль} \]
Составление уравнения реакции:
Для получения уксусной кислоты из карбида кальция: \[ \text{СаC₂ + 2H₂O} \rightarrow \text{CH₃COOH + Ca(OH)₂} \] Из уравнения видно, что 1 моль карбида кальция дает 1 моль уксусной кислоты.Масса карбида кальция:
Поскольку 1 моль карбида кальция дает 1 моль уксусной кислоты, количество карбида кальция равно количеству молей уксусной кислоты: \[ n_{CaC₂} = n_{CH₃COOH} = 0.933 \, \text{моль} \]
- Молярная масса карбида кальция (CaC₂) = 40 + 2*12 = 64 г/моль.
- Масса карбида кальция: \[ m_{CaC₂} = n_{CaC₂} \times M_{CaC₂} = 0.933 \, \text{моль} \times 64 \, \text{г/моль} \approx 59.872 \, \text{г} \]
- Учет примесей:
С учетом, что массовая доля примесей в карбиде кальция составляет 4%, можно найти массу чистого карбида кальция: \[ \text{масса чистого карбида} = \frac{m_{CaC₂}}{1 - 0.04} = \frac{59.872\, \text{г}}{0.96} \approx 62.65 \, \text{г} \]
Таким образом, масса карбида кальция, необходимая для получения уксусной кислоты, составляет примерно 62.65 г.
