Примеры решения типовых задач

Пример № 1. Рассчитайте массы пропанола-1 и муравьиной кислоты, которые надо взять для получения пропилформиата объёмом 200 мл (плотность эфира 0,906 г/мл).

Решение: Вычисляем массу эфира НСООС₃Н₇, который требуется получить:

1. m(эфира) = V(эфира) ×r(эфира);

m(эфира) = 200 мл × 0,906 г/мл = 181,2 г

2. Количество вещества эфира, который требуется получить:

n(эфира) = ; n(эфира) = = 2,06 моль

3. Составляем уравнение реакции этерификации:

n(НСООН) = n(эфира);	n(НСООН) = 2,06 моль
n (С₃Н₇ОН) = n(эфира);	n(С₃Н₇ОН) = 2,06 моль

4. Вычисляем массу требуемой кислоты:

m(НСООН) = n(НСООН) × М(НСООН)

m(НСООН) = 2,06 моль × 46 г/моль = 94,76 г.

5. Рассчитываем массу спирта, который потребуется для реакции:

m(С₃Н₇ОН) = n(С₃Н₇ОН) ×M(С₃Н₇ОН)

m(С₃Н₇ОН) = 2,06 моль × 60 г/моль = 123,6 г.

Пример № 2. Грушевая эссенция представляет собой сложный эфир уксусной кислоты с изоамиловым спиртом (с 3-метилбутанолом-1). Какую массу изоамилацетата можно получить при нагревании изоамилового спирта массой 4,4 г и раствора объёмом 3,54 мл с массовой долей уксусной кислоты

96 % и плотностью 1,06 г/мл в присутствии серной кислоты? Выход эфира составляет 80 %.

Решение: Записываем уравнение реакции этерификации:

Определяем количество веществ спирта и кислоты, которые взяты для реакции:

n(C₅H₁₁OH) = ; n(C₅H₁₁OH) = = 0,05 моль

m(СН₃СООН) = V×r; m(СН₃СООН) = 3,54 × 1,06 г = 3,75 г

n(СН₃СООН) = ; n(СН₃СООН) = = 0,06 моль

Следовательно, уксусная кислота взята в избытке. Из уравнения реакции следует:

n(эфира) = n (C₅H₁₁OH); n(эфира) = 0,05 моль

Определяем массу полученного эфира:

m(эфира) = n(эфира) × М(эфира);

m(эфира) = 0,05 × 130 г = 6,5 г

Учитывая выход продукта, находим массу реально полученного эфира:

m_р(эфира) = m_р(эфира) = = 5,2 г

Пример № 3. На гидролиз смеси этиловых эфиров уксусной и муравьиной кислот массой 7,22 г было израсходовано 33,3 мл 10 %-ного раствора гидроксида натрия (d= 1,08 г/мл). Вычислите массовые доли эфиров в смеси.

Решение: Сначала найдём количество гидроксида натрия:

n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = {m(раствора) ∙w} / M(NaOH) =

= {V(раствора) ∙d∙ w} / M(NaOH) = {33,3 мл ∙ 1,08 г/мл ∙ 0,1}: 40 г/моль = 0,09 моль.

Введём обозначения:
n(HCOOC₂H₅) = x моль,
n(СH₃COOC₂H₅) = y моль
Тогда для NaOH в реакциях (1) и (2) будут участвовать:
n₁(NaOH) = x моль и n₂(NaOH) = y моль
или суммарно: n(NaOH) = (x + y) моль.
Масса смеси исходных эфиров, участвовавших в реакции, равная 7,22 г, будет складываться из m(HCOOC₂H₅) и m(СH₃COOC₂H₅):
m(HCOOC₂H₅) = n(HCOOC₂H₅) ∙M(HCOOC₂H₅) = x моль ∙ 74 г/моль
m(СH₃COOC₂H₅) = n(СH₃COOC₂H₅) ∙M(СH₃COOC₂H₅) = y моль ∙ 88 г/моль
Составим, а затем решим систему уравнений:
74x + 88y = 7,22
x + y = 0,09
x = 0,05 моль; y = 0,04 моль
Отсюда рассчитаем сначала массу каждого из эфиров, а затем их содержание в смеси (массовую долю w₁ и w₂):
m(СH₃COOC₂H₅) = n х M = 0,04 моль ∙ 88 г/моль = 3,52 г
w₁ = m(HCOOC₂H₅):m(смеси) = 3,7: 7,22 = 0,512 (51,2%)
w₂ = m(СH₃COOC₂H₅): m(смеси) = 3,52: 7,22 = 0,488 (48,8%)