Na stronie używamy cookies. Korzystanie z witryny oznacza zgodę na ich wykorzystywanie. Szczegóły znajdziesz w Regulaminie.
ZAMKNIJ X

Oblicz wydajność reakcji substytucji nukleofilowej

W reaktorze o objętości 1 dm3 przeprowadzono reakcję substytucji nukleofilowej, zgodnie z poniższym równaniem:

CH3CH2Cl + NaOH ↔ CH3CH2OH + NaCl                K(c) = ⅓

W reakcji tej użyto 4 mole chlorowcoalkanu i  8 moli wodorotlenku. Oblicz wydajność reakcji substytucji nukleofilowej.

Liceum Chemia

Odpowiedź eSzkola.pl

Michał Ekspert eSzkola.pl
13.05.2020 19:07

Rozwiązanie:

Zapisanie równania stężeniowej stałej równowagi reakcji substytucji nukleofilowej chloroetanu:

K _{c}  =  \frac{[alkohol][NaCl]}{[alkan][NaOH]}

Ułożenie tabeli ze stężeniami produktów i substratów:

 

C0

C równowagowe

CH3CH2Cl

4

4-x

NaOH

8

8-x

CH3CH2OH

0

x

NaCl

0

x

 

Przez x oznaczamy stężenie alkoholu w stanie równowagi. Ze stechiometrii reakcji wynika, że powstanie x moli chlorku sodu. Stężenie substratów również zmniejszy się o x moli.

Podstawienie wartości z tabeli do równania dla stężeniowej stałej równowagi reakcji:

 \frac{1}{3} =  \frac{x \times x}{(4-x)(8-x)}

 \frac{1}{3} =  \frac{x ^{2} }{32-4x-8x+x ^{2} }

 \frac{1}{3} =  \frac{x ^{2} }{32-12x+x ^{2} }

32-12x+x ^{2}  = 3x ^{2}

0 = 2x ^{2}  + 12x -32

Rozwiązujemy równanie kwadratowe:

 \Delta = b ^{2}  - 4ac

 \Delta = 12 ^{2}  - 4 \times 2 \times (-32)

 \Delta = 400

 \sqrt{ \Delta } = 20

 

x _{1}  = -b -  \frac{ \sqrt{ \Delta } }{2a} = -12 - \frac{20}{2 \times 2} = -8

x _{2}  = -b + \frac{ \sqrt{ \Delta } }{2a} = -12 + \frac{20}{2 \times 2} = 2

 

Wartość -8 nie ma sensu fizycznego, dlatego odrzucamy x1. Obliczamy wydajność procesu, czyli ilość moli otrzymanego produktu do ilości moli wynikających ze stechiometrii reakcji:

Y =  \frac{2mole}{4mole}  \times 100% = 50%

Odpowiedź:

Wydajność reakcji substytucji nukleofilowej chloroetanu wynosi 50%.

Dzięki! 0
Znasz odpowiedź na to pytanie?
Wynik działania 1 + 2 =
Wszystkie odpowiedzi (0)