При нагревании йодметана массой 2,84 г с металлическим натрием массой 0,69 г получен этан, объем которого при нормальных условиях составил 179,2 мл. Определите выход продукта реакции

Для решения задачи необходимо использовать принцип расчета выхода реакции, основанный на мольных соотношениях реагентов и продуктов. Разберемся шаг за шагом.

1. Запишем уравнение реакции.

Реакция между йодметаном (CH3I) и металлическим натрием (Na) протекает по следующему уравнению:

В результате реакции образуется этан (C₂H₆) и натрий йодид (NaI).

2. Вычислим количество вещества каждого из реагентов.

Для того чтобы найти выход продукта, нужно определить количество вещества йодметана и натрия. Для этого используем формулу:

где:

• $n$ — количество вещества (моль),

• $m$ — масса вещества (г),

• $M$ — молекулярная масса вещества (г/моль).

• Молекулярная масса йодметана (CH₃I):

  $$M_{\text{CH}_3\text{I}} = 12 + 3 \times 1 + 127 = 142 \, \text{г/моль}$$

  Масса йодметана: 2,84 г. Тогда количество вещества йодметана:

  $$n_{\text{CH}_3\text{I}} = \frac{2,84}{142} = 0,0200 \, \text{моль}$$

• Молекулярная масса натрия (Na):

  $$M_{\text{Na}} = 23 \, \text{г/моль}$$

  Масса натрия: 0,69 г. Тогда количество вещества натрия:

  $$n_{\text{Na}} = \frac{0,69}{23} = 0,0300 \, \text{моль}$$

3. Определим, какой реагент лимитирует реакцию.

Из уравнения реакции видно, что на 2 моль CH₃I нужно 2 моль Na. То есть, соотношение реагентов 1:1 по количеству вещества.

• Для реакции с 0,0200 моль йодметана потребуется 0,0200 моль натрия. Однако у нас есть 0,0300 моль натрия, то есть натрия в избытке.
• Таким образом, лимитирующим реагентом является йодметан (CH₃I).

4. Рассчитаем теоретический выход этана.

Из уравнения реакции видно, что на 2 моль йодметана (CH₃I) образуется 1 моль этана (C₂H₆). То есть, из 0,0200 моль йодметана должно образоваться:

5. Вычислим объем этана при нормальных условиях.

При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л (или 22400 мл). Следовательно, объем этана при нормальных условиях будет:

6. Определим выход продукта.

Теоретический выход этана составил 224,0 мл, а фактический объем этана, полученный в реакции, равен 179,2 мл. Тогда выход этана можно рассчитать как:

Ответ: Выход этана составил 80%.