Răspuns:
Rezolvarea propusă, pentru aflarea concentrației procentuale a soluției finale după esterificare, în acetat de etil:
C% CH₃COOC₂H₅=md CH₃COOC₂H₅.100%/ msf
unde:
md CH₃COOC₂H₅=masa dizolvată, se va calcula
msf=masa finală de soluție= masa de CH₃COOH neconsumat +masa de C₂H₅OH neconsumat+ masa de CH₃COOC₂H₅ format + masa de CH₃COOC₂H₅ adăugat la începutul esterificării + masa de H₂O formată + masa totală de H₂O din soluțiile de acid și alcool
Se vor calcula aceste cantități.
Reacția de esterificare este:
CH₃COOH + C₂H₅OH (H⁺,t⁰C)↔CH₃COOC₂H₅ + H₂O, Kc=4
1mol.................1mol........................1mol.......................1mol
Intre constanta de echilibru chimic exprimată prin concentrațiile molare ale substanțelor și respectiv prin numărul lor de moli existenți la momentul stabilirii echilibrului chimic, există relația:
Kc=Kn( RT)puterea Δn
Δn=variația numărului de moli la esterificare
Δn=(n ester+n apă)-(n acid acetic+n alcool etilic)= (1+1)-(1+1)=0
Deci: Kc=Kn=4
Kn= n moli ester la echilibru chimic. n moli H₂O la echilibru chimic/ n moli acid la echilibru chimic. n moli de alcool la echilibru chimic.
Folosim Kn la calcule, fiindcă nu avem volumul și densitățile soluțiilor.
a) calculăm numărul de moli de CH₃COOH și de H₂O din 200 g soluție de concentrație procentuală 60% CH₃COOH
- calculăm masa dizolvată de CH₃COOH și masa de apă de dizolvare
60%= md CH₃COOH .100 / 200
md= 60.200g/100= 120 g CH₃COOH
m H₂O = 200 g soluție - 120 g CH₃COOH= 80 g
- calculăm numărul de moli:
n moli CH₃COOH = masa / Masa moleculară=120g/60g.mol⁻¹= 2 moli
M CH₃COOH =2.AC+4,AH+2.AO=2.12+4.1+2.16=60g/mol
n moli H₂O = m H₂O / M H₂O = 80g/18g/mol= 4,44 moli
b) calculăm numărul de moli de C₂H₅OH și de apă din 110 g soluție de alcool 41,818%.
- calculăm masa dizolvată de C₂H₅OH și masa de apă de dizolvare:
md C₂H₅OH = ms.C%/100=110g.41,818/100=45,9998, aprox 46 g
m apă = 110 g soluție-46 g C₂H₇OH=64 g
- calculăm numărul de moli:
M C₂H₅OH = 46 g/mol
n moli C₂H₅OH = 46 g/ 46 g/mol=1 mol
n moli H₂O = 64g/18 g/mol=3,55 mol
c) calculăm numărul de moli de CH₃COOC₂H₅ din 44 g de ester
M CH₃COOC₂H₅=88 g/mol
n moli CH₃COOC₂H₅=44g/88g/mol= 0,5 mol
d) considerăm, că se consumă x moli de CH₃COOH, până la momentul stabilirii echilibrului chimic la esterificare. Calculăm pe x, din tabelul de variație al numărului de moli de participanți la esterificare și cu ajutorul lui Kn.
Intra la esterificare:
2 moli CH₃COOH, 1mol C₂H₅OH, 0,5 mol CH₃COOC₂H₅, (4,44+3,55)mol H₂O
moli CH₃COOH + C₂H₅OH ↔ CH₃COOC₂H₅ + H₂O
stoechiometric: 1mol.............1mol...............1mol......................1mol
_________________________________________________
intrat: 2..................1....................0,5...........................8
_________________________________________________
consumat x x x x
format
__________________________________________________
existent: 2-x.................1-x..................0,5+x......................8+x
la echilibrul chimic
_________________________________________________
Rezultă:
Kn=4 = (0,5+x) ( 8+x) / (2-x) (1-x)
4= (4+0,5x+8x+x²) / ( 2-2x-x+x²)
4( 2-3x+x²)= (4+8,5x+x²)
4x²-12x+8-4-8,5x-x²=0
3x²-20,5x+ 4=0
x1,2= (+20,5 ±√20,5²-4.4.3) / 6=
x1=6,63, este o valoare mai mare decât 2 moli de acid introdus
x2=0,20 o valoare acceptată
d) calculăm acum, concentrația procentuală de acetat de etil în soluția finală:
x=0,20 moli
m CH₃COOC₂H₅=88g/mol. (x+0,5) mol=88. 0,70=61.6g=md
m H₂O = 18 g/mol. (x+8) mol = 18g. 8,20=147,6 g
m CH₃COOH neconsumat= 60g/mol. (2-x) mol= 60.1,8= 108 g
m C₂H₅OH neconsumat= 46 g/mol .(1-x) mol=46.0,8g= 36,8 g
Rezultă:
ms= 354g
Rezultă C% ester:
C% acetat de etil = 61,6 g. 100% / 354 =17,48 %
R: 17,48%
Verificați calculele!
Explicație:
