Расчёты по уравнениям: смеси, выход, избыток

8 заданий

Избыток, выход, многостадийный синтез

linkОпора

Урок 39. Формула вещества по составу и продуктам сгорания — выводить молекулярную формулу по данным анализа

Расчёт в органике устроен так же, как в общей химии, — только уравнения длиннее, а веществ в смеси больше.

Как решать расчётную задачу

Запишите уравнение и найдите количества реагентов: \(n = m/M\), для газов при н. у. \(n = V/22{,}4\).
Сравните \(n\), делённые на коэффициенты: меньшее — лимитирующий реагент, по нему считают продукт.
Практическая масса: \(m_{\text{практ}} = \eta \cdot m_{\text{теор}}\); в цепочке выходы перемножают.
Если по массе продукта ищут массу исходного вещества, на выход делят.
Проверьте здравый смысл: выход не больше 100 %, масса продукта согласуется с массой исходного.

Примеры

1. 9,2 г этанола + 12,0 г уксусной кислоты (\(\ce{H2SO4}\)) → этилацетат, выход 60 %: оба реагента по 0,20 моль; \(m = 0{,}20 \cdot 0{,}60 \cdot 88 = 10{,}6\) г.

2. Трёхстадийный синтез с выходами 80, 70 и 90 %: общий выход \(0{,}8 \cdot 0{,}7 \cdot 0{,}9 = 0{,}504\) — 50,4 %.

errorСчитайте по недостатку

Избыток одного реагента не увеличивает количество продукта: его ограничивает реагент, которого меньше с учётом коэффициентов.

edit_noteПопробуйте сами

4,6 г натрия внесли в 18,5 г бутан-1-ола. Сколько литров водорода (н. у.) выделится?

expand_moreПоказать решение

2,24 л: натрия 0,20 моль — он в недостатке (\(\ce{2 ROH + 2 Na -> 2 RONa + H2}\)).

Состав смесей

Если в смеси два-три вещества, ищите реакции, в которые вступает только часть из них.

Как найти состав смеси

Обозначьте количества компонентов x, y (моль).
Составьте уравнения: масса (или объём) смеси и количество продукта характерной реакции.
Подберите «избирательные» реакции: натрий, щёлочь, гидрокарбонат, бромная вода, аммиачный раствор оксида серебра.
Решите систему и проверьте, что все количества положительны.

Примеры

1. 14,0 г смеси фенола и этанола с бромной водой дали 33,1 г 2,4,6-трибромфенола (0,100 моль): фенола 9,4 г, этанола 4,6 г; с натрием смесь даст 0,100 моль \(\ce{H2}\) — 2,24 л.

2. 5,60 л (н. у.) смеси этилена и этана обесцветили 200 г 8,0 %-й бромной воды: \(\ce{Br2}\) 0,100 моль = \(\ce{C2H4}\); этана 0,150 моль — 60 % по объёму.

errorПроверяйте, кто реагирует

С натрием реагируют и спирты, и фенолы, и кислоты; со щёлочью — фенолы и кислоты, но не спирты; с гидрокарбонатом — только кислоты: фенол слабее угольной кислоты.

edit_noteПопробуйте сами

С чем реагирует фенол, но не этанол: с натрием, с NaOH или с \(\ce{NaHCO3}\)?

expand_moreПоказать решение

С NaOH.

push_pinГлавное

Расчётная задача: уравнение реакции → количества веществ → лимитирующий реагент → теоретическая масса продукта → практическая (умножить на выход η). В многостадийном синтезе выходы перемножаются; если по массе продукта ищут массу исходного вещества — на выход делят. Смесь анализируют системой уравнений: неизвестные — количества компонентов, уравнения — масса смеси и данные характерных реакций (объём газа, масса осадка, расход реагента). Газы при н. у. — 22,4 л/моль. Кто с чем реагирует: натрий — спирты, фенолы, кислоты (\(\ce{H2}\)); щёлочь — фенолы и кислоты, но не спирты; гидрокарбонат — только кислоты (\(\ce{CO2}\)); бромная вода — алкены, алкины, фенол, анилин; аммиачный раствор оксида серебра — альдегиды и концевые алкины.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.