Для решения данной задачи мы рассмотрим реакцию этанола с бромидом натрия в присутствии серной кислоты. Эта реакция приводит к образованию бромэтана и натрия сульфата, а также воды.
Запишем уравнение реакции. Этанол (C₂H₅OH) реагирует с бромидом натрия (NaBr). В присутствии серной кислоты (H₂SO₄) происходит замещение гидроксильной группы бромом: \[ C_2H_5OH + NaBr \xrightarrow{H_2SO_4} C_2H_5Br + NaHSO_4 + H_2O \] (Здесь образуется не только бромэтан, но и натрий гидросульфат и вода).
Определим количества реагентов. Мы имеем:
- Масса этанола (C₂H₅OH) = 100 г.
- Масса бромида натрия (NaBr) = 160 г.
Теперь найдем количество вещества (моль) каждого из реагентов.
Молярные массы:
- C₂H₅OH: 2(12) + 6(1) + 16 = 46 г/моль.
- NaBr: 23 (Na) + 80 (Br) = 103 г/моль.
Теперь посчитаем количество вещества: \[ n(C_2H_5OH) = \frac{100 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} \approx 2.17 \text{ моль} \] \[ n(NaBr) = \frac{160 \text{ г}}{103 \text{ г/моль}} \approx 1.55 \text{ моль} \]
Определим реакцию. Согласно уравнению, на одну молекулу этанола требуется одна молекула бромида натрия: \[ C_2H_5OH + NaBr \to C_2H_5Br + NaHSO_4 + H_2O \] Главным ограничивающим реагентом будет количество бромида натрия, так как его меньше. Следовательно, мы можем использовать 1.55 моль NaBr и 1.55 моль C₂H₅OH (поскольку их соотношение 1:1).
Вычисление масс продуктов реакции. Теперь вычислим массу бромэтана (C₂H₅Br). Молярная масса бромэтана:
- C₂H₅Br: 2(12) + 5(1) + 80 = 97 г/моль.
Количество бромэтана, образующееся: \[ n(C_2H_5Br) = 1.55 \text{ моль} \text{ (так как количество равно количеству NaBr)} \]
Масса бромэтана: \[ m(C_2H_5Br) = n(C_2H_5Br) \times M(C_2H_5Br) = 1.55 \text{ моль} \times 97 \text{ г/моль} \approx 150.35 \text{ г} \]
Остальные продукты. Мы также получаем натрий сульфат (NaHSO₄) и воду (H₂O).
Для натрий сульфата: У нас образуется 1.55 моль NaHSO₄: Молярная масса NaHSO₄ = 23 + 1 + (4×16) = 120 г/моль. Масса NaHSO₄: \[ m(NaHSO_4) = n(NaHSO_4) \times M(NaHSO_4) = 1.55 \text{ моль} \times 120 \text{ г/моль} \approx 186 \text{ г} \]
Для воды: Мы также получаем 1.55 моль воды: Молярная масса воды = 18 г/моль. Масса воды: \[ m(H_2O) = n(H_2O) \times M(H_2O) = 1.55 \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} \approx 27.9 \text{ г} \]
Итоговые массы продуктов реакции:
- Масса бромэтана (C₂H₅Br) ≈ 150.35 г
- Масса натрий сульфата (NaHSO₄) ≈ 186 г
- Масса воды (H₂O) ≈ 27.9 г
Таким образом, при реакции 100 граммов этанола с 160 граммами бромида натрия в присутствии серной кислоты будут образованы перечисленные продукты.