Oblicz wydajność reakcji znając jej stałą równowagi K

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
15.06.2020 19:47

Odpowiedź:

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} }{32-12x+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{2 mole}{4 mole}  \times 100% =50%

Odpowiedź:

Wydajność reakcji substytucji nukleofilowej chloroetanu wynosi 50%.

Dzięki! 1
Znasz odpowiedź na to pytanie?
Wynik działania 2 + 1 =
Wszystkie odpowiedzi (2)
derty
2020-06-16 18:42:38
4+4 to 8
Dzięki! 1
Odpowiedz
lolerty
2020-06-16 18:44:00
2+3=5 myśle że pomogłem
Dzięki! 1

Rozwiąż również: