При нагревании 26,8 г смеси этилового спирта и уксусной кислоты с несколькими каплями конц. серной кислоты получено 14,08г сложного эфира, а при сжигании того же количества смеси кислоты и спирта образовалось 23,4 г воды. Найдите процентный состав смеси и рассчитайте выход эфира в процентах

1) C2H5OH + CH3COOH = CH3COOC2H5 + H2O

2) C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O

3) CH3COOH + O2 = 2CO2 + 2H2O

ν - кол-во вещества в молях

M - молярная масса вещества

m - масса

Итак, пусть ν (C2H5OH), в начальной смеси, будет равняться "x".

А ν (CH3COOH) равняться "y".

M (C2H5OH) = 46г/моль          M (CH3COOH) = 60г/моль

m = ν · M    

m (C2H5OH) = x · 46 = 46x      m (CH3COOH) = y · 60 = 60y

m (смеси) = m (C2H5OH) + m (CH3COOH)   и по условию m (смеси) = 26,8г

Значит    m (C2H5OH) + m (CH3COOH) = 26,8г

и мы можем составить уравнение 46x + 60y = 26,8

ν (H2O) во второй реакции = 3ν (C2H5OH) это можно видеть из уравнения реакции.

А в третьей реакции ν (H2O) = 2ν (CH3COOH)

Таким образом можно выразить ν (H2O) через "x" и "y".

ν (H2O) = 3x во второй, а в третьей ν (H2O) = 2y

M (H2O) = 18г/моль

Значит m (H2O) = ν · M = 3x · 18 = 54x    и   m (H2O) = 2y · 18 = 36y

Всего воды образовалось 23,4г. Можно составить уравнение

54x + 36y = 23,4

Теперь когда у нас есть два уравнения мы можем составить систему

54x + 36y = 23,4

54x = 23,4 - 36y

x = 23,4 / 54 - 36y / 54    

x = 0,43 - 0,67y

Подставляем это значение в другое уравнение

46x + 60y = 26,8

46 · (0,43 - 0,67y) + 60y = 26,8

19,8 - 30,8y + 60y = 26,8

60y - 30,8y = 26,8 - 19,8

29,2y = 7

y = 7 / 29,2

y = 0,24

x = 0,43 - 0,67y

x = 0,43 - 0,67 · 0,24

x = 0,43 -0,16

x = 0,27

m (C2H5OH) = 0,27моль · 46г/моль = 12,4г

m (CH3COOH) = 0,24моль · 60г/моль = 14,4г

ω - массовая доля вещества в смеси

ω = m (вещества)/m (смеси)

ω (C2H5OH) = 12,4г / 26,8г = 0,46 = 46%

ω (CH3COOH) = 14,4г / 26,8г = 0,54 = 54%

1) C2H5OH + CH3COOH = CH3COOC2H5 + H2O

ν (CH3COOC2H5) = m/M = 14,08г / 88г/моль = 0.16моль

Реакция проходит пока есть все реагенты, поэтому реакция проходит по тому веществу которого меньше т.е. по (CH3COOH)

это значит, что в реакцию вступает 0,24 моля (CH3COOH) и 0,24 моля (C2H5OH), (и т.к. ν (C2H5OH) = 0,27моль часть(0,03моля) остаётся).

Из уравнения реакции следует, что ν (CH3COOC2H5) должно быть равно ν (CH3COOH), т.е. 0,24моля, но выход реакции был не полный и у нас получилось только 0,16моль

η - выход реакции  

η = ν (практическое) / ν (теоретическое)

η = 0,16моль / 0,24моль = 0,67 = 67%

Ответ: ω (C2H5OH) = 12,4г / 26,8г = 0,46 = 46%

ω (CH3COOH) = 14,4г / 26,8г = 0,54 = 54%

η = 0,16моль / 0,24моль = 0,67 = 67%