При нагревании смеси этанола и уксусной кислоты в присутствии серной кислоты получили этилацетат массой 13,2 г (выход 60%). При действии избытка гидрокарбоната натрия на такую же смесь образовался газ объёмом 7,84 л (н.у.). Определите массы веществ в исходной смеси. Какое вещество взято в избытке?

Решение

Дано:

• Масса полученного этилацетата: $m(\mathrm{CH_3COOC_2H_5})=13{,}2$ г.

• Выход этилацетата: $\eta=60\%=0{,}6$.

• Объём выделившегося газа: $V(\mathrm{CO_2})=7{,}84$ л (н.у.).

• Молярный объём газа при н.у.: $V_m=22{,}4$ л/моль.

Найти: массы этанола и уксусной кислоты в исходной смеси, определить вещество, взятое в избытке.

1. Определим количество уксусной кислоты

При взаимодействии уксусной кислоты с избытком гидрокарбоната натрия происходит реакция:

Выделяющийся газ — углекислый газ $\mathrm{CO_2}$.

Найдём его количество вещества:

По уравнению реакции 1 моль уксусной кислоты образует 1 моль углекислого газа.

Следовательно:

Молярная масса уксусной кислоты:

Найдём массу кислоты:

2. Определим количество этанола

При нагревании этанола с уксусной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты происходит реакция этерификации:

В результате образуется этилацетат.

Поскольку выход продукта составляет 60%, сначала найдём теоретическую массу этилацетата:

Молярная масса этилацетата:

Теоретическое количество вещества этилацетата:

По уравнению реакции этанол и уксусная кислота взаимодействуют в молярном соотношении 1:1.

Количество уксусной кислоты в исходной смеси составляет 0,35 моль, что больше 0,25 моль. Следовательно, уксусная кислота взята в избытке, а этанол является лимитирующим реагентом.

Поэтому: