ГЛАВНАЯ » РЕШЕБНИК

2023-09-07   
Какой объем раствора этанола ($\rho = 0,8 г/см^{3}$) потребуется для получения бутадиенового каучука массой 5,2 г по способу Лебедева, если выход каучука равен 80 %, а в растворе этанола массовая доля воды равна 4 %?


Решение:


По способу Лебедева бутадиеновый каучук из этанола получают в две стадии:

$\overset{x}{ \underset{2 \: моль}{2C_{2}H_{5}OH}} \overset{t^{ \circ}, кат.}{ \rightarrow} \overset{1,2 \: моль}{ \underset{1 \: моль, бутадиен-1,3}{C_{4}H_{6}}} + H_{2} + 2H_{2}O$; (1)
$nC_{4}H_{6} \overset{t^{ \circ}, p, кат.}{ \rightarrow} (-C_{4}H_{6} -)_{n}$, (2)

Находим теоретическую массу каучука:

$m(кауч.)_{теор} = \frac{m(кауч.)_{практ}}{ \eta} = \frac{5,2}{0,8} = 6,5$ (г).

Из уравнения (2) видно, что масса мономера (бутадиена-1,3) равна массе полимера:

$m(C_{4}H_{6}) = 6,5 г$.

Находим химическое количество бутадиена-1,3 и по уравнению (1) - массу этанола:

$M(C_{4}H_{6}) = 54 г/моль; M(C_{2}H_{5}OH) = 46 г/моль$;
$n(C_{4}H_{6}) = \frac{m(C_{4}H_{6})}{M(C_{4}H_{6})} = \frac{6,5}{54} = 0,12$ (моль);
$x = n(C_{2}H_{5}OH) = \frac{0,12 \cdot 2}{1} = 0,24$ (моль);
$m(C_{2}H_{5}OH) = n(C_{2}H_{5}OH) \cdot M(C_{2}H_{5}OH) = 0,24 \cdot 46= 11,0$ (г).

В растворе этанола массовая доля его равна 1 - 0,04 = 0,94. Поэтому:

$m(р-ра \: C_{2}H_{5}OH) = \frac{m(C_{2}H_{5}OH)}{ \omega(C_{2}H_{5}OH)} = \frac{11,0}{0,96} = 11,5$ (г).

Находим объем раствора этанола:

$V(p-pa \: C_{2}H_{5}OH) = \frac{m(p-pa \: C_{2}H_{5}OH)}{ \rho} = \frac{11,5}{0,8} = 14,4 (см^{3})$.