Расчеты веществ в реакциях органичесой химии

Селективность процесса окисления этилена в этиленоксид

Задача 53.
В промышленных условиях окисление этилена в этиленоксид осуществляют в трубчатых реакторах с  неподвижным слоем серебряного катализатора. В качестве окислителя используют кислород. Исходная газовая смесь содержит 15-30% этилена, 6-8% кислорода, остальное - азот и метан(газы-разбавители). Окисление проводят  при температуре около 230, давление 2 МПа,  времени контакта- 1с. Сколько этиленоксида получают из 1 т  этилена при конверсии¹ по этилену  13% и селективности процесса² 82%?.
Решение:
М(С₂Н₄) = 28,05 г/моль;
МС₂Н₄О) = 44,05 г/моль.

Общая схема реакции имеет вид:

7С₂Н₄ + 6О₂ = 6(С₂Н₄)О = 2СО₂ + 2Н₂О

Из уравнения реакции вытекает, что из 7 моль или 196 г (7 ^. 28 = 196) этилена образуется 6 моль или 264 г (6 ^.44 = 264) этиленоксида. Учитывая конверсию по этилену и селективность процесса рассчитаем сколько этиленоксида получают из 1т этилена, получим:

[1000 ^. 0,13 ^. 0,82]/196 = 143,6 кг.

Ответ: 143,6 кг.
 

Реакция этановой  кислоты с мелом

Задача 54.
Рассчитайте объём газа (н.у.), который выделяется при взаимодействии раствора, содержащего 39,6г этановой  кислоты с мелом массой 82,5 г, что содержит 80% кальций карбоната. 
Решение:
М(СН₃СООН) = 60,052 г/моль;
m(СН₃СООН) = 39,6 г;
М(СаСО₃) = 100,0869 г/моль.
w%(СаСО₃) = 80% или 0,8;
mпробы(СаСО₃) = 82,5 г;
V(CO₂) = ?

Уравнение реакции имеет вид:

2CH₃COOH +  СаСО₃ = (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂ 

Из данного уравнения вытекает, что из 2 молей и 1 моль СаСО₃ образуется 1 моль CO₂.
Отсюда

2n(СН₃СООН) = n(СаСО₃) = n(CO₂).

Рассчитаем количество СН₃СООН и СаСО₃, взятые для проведения реакции, получим:

n(СН₃СООН) = m(СН₃СООН)/M(СН₃СООН) =
= 39,6/60,052 = 0,659 моль;

n(СаСО₃) = [m(СаСО3) ^. w%(СаСО₃)]/M(СаСО₃) =
= (82,5 ^. 0,8)/100,0869 = 0,659 моль.

Так как уксусная кислота и карбонат кальция для проведения реакции взяты в одинаковых количествах (0,659 моль), то расчет объема углекислого газа будем вести по уксусной кислоте, взятой в недостатке, потому что ее надо взять в два раза больше. По уравнению реакции 2n(СН₃СООН) = n(CO₂).
Тогда

n(CO₂) = 1/2n(СН₃СООН) = (1/2 ^. 0,659) = 0,2845 моль.
Отсюда
V(CO₂) = n(CO2) ^. Vm = 0,2845 ^. 22,4 = 6,3728 л.

Ответ: V(CO₂) = 6,3728 л.
 

Названия высокомолекулярных карбоновых кислот

Задача 55.
Составьте химические формулы следующих высокомолекулярных кислот: геннонаконтановая кислота; дононаконтановая кислота; тринонаконтановая кислота; тетранонаконтановая кислота; пентанонаконтановая кислота; гексанонаконтановая кислота; гептанонаконтановая кислота; октононаконтановая кислота; нонанонаконтановая кислота.
Решение:
C₉₁H₁₈₂O₂  -  Геннонаконтановая кислота;
C₉₂H₁₈₄O₂  -  Дононаконтановая кислота;
C₉₃H₁₈₆O₂  -  Тринонаконтановая кислота;
C₉₄H₁₈₈O₂  -  Тетранонаконтановая кислота;
C₉₅H₁₉₀O₂  -  Пентанонаконтановая кислота;
C₉₆H₁₉₂O₂  -  Гексанонаконтановая кислота;
C₉₇H₁₉₄O₂  -  Гептанонаконтановая кислота;
C₉₈H₁₉₆O₂  -  Октононаконтановая кислота;
C₉₉H₁₉₈O₂  -  Нонанонаконтановая кислота.

¹Степенью превращения Х^А (конверсией) сырья называется отношение массы сырья (m^Аt), вступившего в химическое превращение за время t, к исходной массе его m^Ао:
Х^А = (m^Ао - m^Аt)/m^Ао.

²Селективностью называется отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращенного сырья за время реакции. Селективность процесса показывает, какая доля превратившегося исходного вещества пошла на образование заданного.