водный раствор этиленгликоля с массовой долей 50% применяется в качестве антифриза для охлаждения автомобильных двигателей.Какой объем этилена необходимо взять для получения такого этиленгликоля объемом 5л (p=1,11 г/см3).
уравнение реакции с решением
Этиленгликоль (C₂H₆O₂) получается из этилена (C₂H₄) в процессе реакции с водой. Основной метод получения этиленгликоля включает в себя две стадии: сначала этилен окисляют до оксида этилена, а затем оксид этилена гидратируют до этиленгликоля. Рассмотрим уравнения реакции и расчеты:
Окисление этилена до оксида этилена: [ \text{C}_2\text{H}_4 + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_4\text{O} ]
Гидратация оксида этилена до этиленгликоля: [ \text{C}_2\text{H}_4\text{O} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O}_2 ]
Теперь перейдем к расчетам. Дано, что нам нужен 5 литров 50% водного раствора этиленгликоля с плотностью 1,11 г/см³.
Рассчитаем массу 5 литров раствора: [ \text{Масса раствора} = 5 \, \text{л} \times 1,11 \, \text{г/см}^3 = 5550 \, \text{г} ]
Рассчитаем массу этиленгликоля в растворе (50% по массе): [ \text{Масса этиленгликоля} = 0,50 \times 5550 \, \text{г} = 2775 \, \text{г} ]
Найдем количество молей этиленгликоля (молярная масса C₂H₆O₂ = 62 г/моль): [ n = \frac{2775 \, \text{г}}{62 \, \text{г/моль}} \approx 44,76 \, \text{моль} ]
По стехиометрии реакции видно, что одна моль этилена дает одну моль этиленгликоля. Значит, количество молей этилена тоже 44,76 моль.
Рассчитаем объем этилена при нормальных условиях (22,4 л/моль): [ V = 44,76 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 1002,6 \, \text{л} ]
Таким образом, для получения 5 литров 50% раствора этиленгликоля необходимо использовать примерно 1002,6 литра этилена при нормальных условиях.
Для расчета объема этилена необходимо знать молярную массу этиленгликоля (C2H6O2), которая составляет 62 г/моль. Сначала найдем массу этиленгликоля:
Масса = объем × плотность = 5л × 1,11 г/см³ = 5,55 кг = 5550 г
Теперь найдем количество вещества этиленгликоля:
n = масса / молярная масса = 5550 г / 62 г/моль ≈ 89,52 моль
Так как этиленгликоль (C2H6O2) образуется из этилена (C2H4) по уравнению реакции:
C2H4 + O2 → C2H6O2
Молярная масса этилена составляет 28 г/моль. Для получения 1 моль этиленгликоля необходимо 1 моль этилена. Следовательно, количество вещества этилена равно 89,52 моль.
Теперь найдем массу этилена:
Масса = количество вещества × молярная масса = 89,52 моль × 28 г/моль ≈ 2506,56 г ≈ 2,51 кг
Итак, для получения 5 литров водного раствора этиленгликоля с массовой долей 50% необходимо взять примерно 2,51 кг этилена.
