Вопрос 1. О каком веществе идет речь? Уравнения реакций, тип реакций.
Речь идет об ацетальдегиде (этанале, CH3CHO). Это вещество при взаимодействии с кислородом образует уксусную кислоту (CH3COOH), а с водородом — этиловый спирт (C2H5OH).
Уравнения реакций и их тип:
Взаимодействие ацетальдегида с кислородом:
[
2CH_3CHO + O_2 \rightarrow 2CH_3COOH
]
Это реакция окисления.
Взаимодействие ацетальдегида с водородом:
[
CH_3CHO + H_2 \rightarrow C_2H_5OH
]
Это реакция восстановления (гидрирования).
Вопрос 2. Расчет массы этилацетата.
Дано:
- Масса уксусной кислоты: ( m(\text{CH}_3\text{COOH}) = 30 \, \text{кг}), но это водный раствор. Массовая доля уксусной кислоты в растворе не указана. Предположим, что массовая доля уксусной кислоты равна ( w_1 = 100\% ) (чтобы рассчитать теоретический максимум).
- Масса этанола: ( m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 35 \, \text{кг}), массовая доля ( w_2 = 96\% ).
- Выход продукта: ( \eta = 90\% ).
Реакция этерификации:
[
CH_3COOH + C_2H_5OH \rightarrow CH_3COOC_2H_5 + H_2O
]
Молярные массы:
- ( M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 60 \, \text{г/моль} )
- ( M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 46 \, \text{г/моль} )
- ( M(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5) = 88 \, \text{г/моль} )
Определим, сколько вещества вступает в реакцию:
Масса чистого этанола:
[
m_{\text{чист. этанола}} = m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) \cdot w_2 = 35 \cdot 0.96 = 33.6 \, \text{кг}
]
Количество молей этанола:
[
n(\text{C}_2\text{H}5\text{OH}) = \frac{m{\text{чист. этанола}}}{M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})} = \frac{33600}{46} \approx 730.43 \, \text{моль}
]
Масса чистой уксусной кислоты (при ( w1 = 100\% )):
[
m{\text{чист. уксусной кислоты}} = 30 \, \text{кг}
]
Количество молей уксусной кислоты:
[
n(\text{CH}3\text{COOH}) = \frac{m{\text{чист. уксусной кислоты}}}{M(\text{CH}_3\text{COOH})} = \frac{30000}{60} = 500 \, \text{моль}
]
Определяем лимитирующий реагент:
Из стехиометрии видно, что уксусная кислота и этанол реагируют в соотношении 1:1. Так как ( n(\text{CH}_3\text{COOH}) = 500 \, \text{моль} ), а ( n(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 730.43 \, \text{моль} ), лимитирующим реагентом является уксусная кислота.
Определяем теоретическую массу этилацетата:
Количество молей этилацетата:
[
n(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5) = n(\text{CH}_3\text{COOH}) = 500 \, \text{моль}
]
Масса этилацетата:
[
m_{\text{теор.}}(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5) = n(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5) \cdot M(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5) = 500 \cdot 88 = 44000 \, \text{г} = 44 \, \text{кг}
]
С учетом выхода ( \eta = 90\% ):
[
m_{\text{реал.}}(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}5) = m{\text{теор.}} \cdot \eta = 44 \cdot 0.9 = 39.6 \, \text{кг}
]
Ответ: Масса этилацетата составляет ( 39.6 \, \text{кг} ).
Вопрос 3. Почему запах сохраняется только у уксусной кислоты?
Различие в сохранении запаха связано с природой кислот:
Соляная кислота (( HCl )):
При растворении в воде ( HCl ) полностью диссоциирует на ионы ( H^+ ) и ( Cl^- ). Это означает, что в растворе не остается молекул ( HCl ), которые могли бы испаряться и давать запах. Таким образом, запах концентрированного раствора исчезает при разбавлении водой.
Уксусная кислота (( CH_3COOH )):
Уксусная кислота является слабой кислотой и диссоциирует в воде лишь частично:
[
CH_3COOH \leftrightarrows CH_3COO^- + H^+
]
Значительная часть молекул остается в недиссоциированном состоянии. Эти молекулы ( CH_3COOH ) легко испаряются, что сохраняет запах кислоты даже в разведенных растворах.
Ответ: Запах сохраняется только у уксусной кислоты, потому что она является слабой кислотой и частично остается в виде летучих молекул ( CH_3COOH ), которые испаряются и создают запах. Соляная кислота полностью диссоциирует в растворе, поэтому запах исчезает.
