Question

Reakcja estryfikacji kwasu etanodiowego (szczawiowego) metanolem jest procesem równowagowym, biegnącym w obecności katalizatora kwasowego. W reakcji tej otrzymywano diester tego kwasu, zgodnie z równaniem:
(COOH)2 + 2 CH3OH ≈ (COOCH3)2 + 2 H2O
Do kolby zawierającej 12,80 g bezwodnego metanolu wprowadzono 25,20 g dihydratu kwasu etanodiowego (szczawiowego) oraz katalizator kwasowy. Homogeniczną mieszaninę ogrzewano w temperaturze, w której wydajność reakcji wynosiła 0,60.
Oblicz wartość stałej równowagi reakcji. Wynik podaj z dokładnością do jedności.

Answer 1

Odpowiedź:

Wyjaśnienie:

Dane:

masa próbki (COOH)₂ * 2H₂O = 25,20 g

masa próbki CH₃OH = 12,80 g

M (COOH)₂ * 2H₂O = 126 g/mol   (masa molowa)

M (COOH)₂  = 90 g/mol

M CH₃OH = 32 g/mol

M H₂O = 18 g/mol

Rozwiązanie:

• Obliczmy ilość wody w hydracie

126 g hydratu........... 36g wody

25,20 g hydratu ....... x g wody

          x = 7,2 g wody

• Obliczmy ilości moli reagentów:

(COOH)₂ * 2H₂O

126 g .............1 mol

25,2g..............x

    x = 0,2 mola

CH₃OH

32 g .............1 mol

12,8g .............x

    x= 0,4 mola

H₂O

18 g.............1 mol

7,2g..............x    

  x = 0,4 mola

Ilość moli (COOH)₂ = ilość moli (COOH)₂ *2H₂O = 0,2 mola

• Reakcja:

   (COOH)₂    +   2CH₃OH   ⇄   COOCH₃)₂    +  2H₂O

• Zapiszmy w tabelce:

                        (COOH)₂       CH₃OH          (COOCH₃)₂         H₂O

na początku.         0,2              0,4                        0                   0,4

przereagowało     -x                -2x                         x                   2x

równowaga.        0,2-x         0,4 - 2x                     x                 0,4+2x

• Obliczmy ile moli moli (COOCH₃)₂ powstanie przy wydajności 60%:

0,2 mola (COOCH₃)₂ ........... 100 %

x moli..........................................60%

               x = 0,12 mola (COOCH₃)₂

• Obliczmy ilości moli równowagowe:

(COOH)₂

n równ. = 0,2 - x = 0,2 - 0,12 = 0,08 mola

CH₃OH

n równ. = 0,4 - 2 * x = 0,4 - 2 * 0,12 = 0,16 mola

(COOCH₃)₂

n równ.=  x =  0,12 mola

H₂O

n równ.= 0,4  + 2 * x = 0,4 + 2 * 0,12 = 0,64 mola

• Obliczmy stałą równowagi, K:

na podstawie reakcji: (COOH)₂  + 2CH₃OH   ⇄  (COOCH₃)₂   + 2H₂O

K = [ (COOCH₃)₂] * [H₂O]² / [(COOH)₂] * [CH₃OH]²

C = n

K = 0,12 * (0,64)² / 0,08 * (0,16)²

K  = 24