Đun 3,0 gam CH3COOH với C2H5OH dư (xúc tác H2SO4 đặc), thu được 2,2 gam CH3COOC2…
Chúng ta cùng bắt đầu nhé!
Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng
Phản ứng este hóa giữa axit axetic (CH3COOH) và etanol (C2H5OH) tạo ra etyl axetat (CH3COOC2H5) và nước.
CH3COOH + C2H5OH <=> CH3COOC2H5 + H2O
Đây là phản ứng thuận nghịch, với H2SO4 đặc đóng vai trò là chất xúc tác và tác nhân hút nước.
Bước 2: Tính số mol ban đầu của các chất tham gia phản ứng
Đề bài cho:
– Khối lượng axit axetic (CH3COOH) ban đầu = 3,0 gam
– Khối lượng etyl axetat (CH3COOC2H5) thu được = 2,2 gam
– C2H5OH dư
Trước hết, chúng ta cần tính khối lượng mol của CH3COOH và CH3COOC2H5.
Khối lượng mol của CH3COOH (M_CH3COOH) = 12 + 3*1 + 12 + 2*16 + 1*2 = 60 gam/mol
Khối lượng mol của CH3COOC2H5 (M_CH3COOC2H5) = 12 + 3*1 + 12 + 2*16 + 2*1 + 16 = 88 gam/mol
Bây giờ, ta tính số mol CH3COOH ban đầu:
Số mol CH3COOH ban đầu (n_CH3COOH_ban_đầu) = Khối lượng / Khối lượng mol
n_CH3COOH_ban_đầu = 3,0 gam / 60 gam/mol = 0,05 mol
Bước 3: Tính số mol lý thuyết của sản phẩm thu được
Dựa vào phương trình hóa học, tỉ lệ mol giữa CH3COOH và CH3COOC2H5 là 1:1.
Đề bài yêu cầu tính hiệu suất theo axit, tức là ta sẽ coi lượng axit ban đầu là yếu tố giới hạn để tính lượng sản phẩm tối đa có thể tạo ra.
Số mol CH3COOC2H5 thu được theo đề bài là:
Số mol CH3COOC2H5 thực tế (n_CH3COOC2H5_thực_tế) = Khối lượng / Khối lượng mol
n_CH3COOC2H5_thực_tế = 2,2 gam / 88 gam/mol = 0,025 mol
Số mol CH3COOC2H5 lý thuyết (n_CH3COOC2H5_lý_thuyết) chính là lượng tối đa có thể thu được nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn với lượng axit đã cho. Theo phương trình, 1 mol CH3COOH phản ứng tạo ra 1 mol CH3COOC2H5. Vì C2H5OH dư nên CH3COOH sẽ quyết định lượng sản phẩm. Do đó, số mol CH3COOC2H5 lý thuyết bằng số mol CH3COOH ban đầu.
n_CH3COOC2H5_lý_thuyết = n_CH3COOH_ban_đầu = 0,05 mol
Bước 4: Tính hiệu suất của phản ứng este hoá
Hiệu suất của phản ứng được tính theo công thức:
Hiệu suất (H%) = (Số mol sản phẩm thực tế thu được / Số mol sản phẩm lý thuyết có thể thu được) * 100%
Trong trường hợp này, ta tính hiệu suất theo axit, có nghĩa là ta lấy số mol sản phẩm thực tế chia cho số mol axit ban đầu (vì tỉ lệ mol giữa axit và sản phẩm là 1:1).
H% = (n_CH3COOC2H5_thực_tế / n_CH3COOH_ban_đầu) * 100%
Thay số vào công thức:
H% = (0,025 mol / 0,05 mol) * 100%
H% = 0,5 * 100%
H% = 50%
Kết luận:
Hiệu suất của phản ứng este hoá tính theo axit là 50%.
Lời giải thích ngắn gọn:
Chúng ta đã áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và tỉ lệ mol trong phản ứng hóa học.
1. Viết phương trình phản ứng để xác định tỉ lệ mol giữa các chất.
2. Tính số mol ban đầu của axit axetic.
3. Tính số mol etyl axetat thực tế thu được từ khối lượng đề bài cho.
4. Xác định số mol etyl axetat lý thuyết có thể thu được dựa trên lượng axit ban đầu.
5. Sử dụng công thức tính hiệu suất phản ứng để tìm ra kết quả.
Chúc các em luôn học tốt môn Hóa học! Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi thầy/cô nhé!
Đáp án:
\(H=50\%\)
Giải thích các bước giải:
Phản ứng xảy ra:
\(C{H_3}COOH + {C_2}{H_5}OH\xrightarrow{{{H_2}S{O_4},{t^o}}}C{H_3}COO{C_2}{H_5} + {H_2}O\)
Ta có:
\({n_{C{H_3}COOH}} = \frac{3}{{60}} = 0,05{\text{ mol = }}{{\text{n}}_{C{H_3}COOH{\text{ lt}}}}\)
\({n_{C{H_3}COO{C_2}{H_5}}} = \frac{{2,2}}{{88}} = 0,025{\text{ mol}}\)
Hiệu suất:
\(H = \frac{{0,025}}{{0,05}} = 50\% \)
Đáp án:
\(H=50%\)
Giải thích các bước giải:
\(n_{CH_3COOH}=\frac{3}{60}=0,05(mol)\)
Phương trình hóa học:
\(CH_3COOH+C_2H_5OH\xrightarrow[]{H_2SO_4 đ}CH_3COOC_2H_5+H_2O\)
Theo PTHH \(:n_{CH_3COOC_2H_5}=n_{CH_3COOH}=0,05(mol)\)
\( \to m_{CH_3COOC_2H_5}=0,05.4,4(g)\)
Suy ra \(H=\frac{2,2}{4,4}.100%=50%\)