Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

Zaznacz poprawną odpowiedź.

RMDLUAzixnvdi

Równowaga chemiczna zachodzi gdy:

Prędkość estryfikacji jest równa prędkości hydrolizy estrów.
Prędkość estryfikacji jest większa niż prędkość hydrolizy estrów.
Prędkość estryfikacji jest mniejsza niż prędkość hydrolizy estrów.

Ćwiczenie 2

Uzupełnij ogólne równanie reakcji chemicznej, które przedstawi zależność pomiędzy estryfikacją a hydrolizą.

R14LuOrqGoDgn

woda, kwas karboksylowy, ester, alkohol

..................................+.................................. $⇄_{h y d r o l i z a}^{e s t r y f i k a c j a}$ ..................................+..................................

Jednym ze substratów jest związek z grupą funkcyjną $— COOH$ .

kwas karboksylowy + alkohol ⇄_{hydroliza}^{estryfikacja} ester + woda

Ćwiczenie 3

Synteza octanu izoamylu (octan $3$ -metylo- $1$ -butylu) jest przykładem klasycznej reakcji estryfikacji typu kwas karboksylowy plus alkohol. Tego związku używa się jako rozpuszczalnika dla wielu substancji organicznych oraz w perfumerii. Zapisz równanie estryfikacji, pamiętając o zastosowaniu związku chemicznego przyspieszającego osiągnięcie stanu równowagi.

R6KILaIOCS9l5

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Kataliatorem w tej reakcji jest kwas siarkowy( $VI$ ).

Ćwiczenie 3

R15ftGdXo2Fgy

Synteza octanu izoamylu jest przykładem klasycznej reakcji estryfikacji typu kwas karboksylowy plus alkohol. Tego związku używa się jako rozpuszczalnika dla wielu substancji organicznych oraz w perfumerii. Wybierz substraty reakcji estryfikacji, w której powstaje jedna cząsteczka octanu izoamylu i jedna cząsteczka wody.

Jedna cząsteczka kwasu octowego dodać jedna cząsteczka alkoholu izoamylowego
Jedna cząsteczka kwasu octowego dodać dwie cząsteczki alkoholu izoamylowego
Dwie cząsteczki kwasu octowego dodać jedna cząsteczka alkoholu izoamylowego

R3cYZxFkIkKo0

Wybierz, jaki związek chemiczny przyspiesza osiągnięcie stanu równowagi w reakcji otrzymywania octanu izoamylu.

chlorowodór
kwas siarkowy
wodorotlenek miedzi

Ćwiczenie 4

R1MixwVNoxImi

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 4

R117AgeZFjRZD

Zastanów się i wybierz, z jakich elementów należałoby skonstruować zestaw, który pozwoliłby zwiększyć skuteczność estryfikacji poprzez odprowadzanie jednego z produktów.

Zestaw składający się z dwóch kolb, termometru, kosza grzejnego, podnośnika, łącznika destylacyjnego i nasadki destylacyjnej
Zestaw składający się z dwóch kolb, czterech probówek, reaktora, podnośnika
Zestaw składający się z szalki Petriego, termometru, kosza grzejnego, szkiełka zegarkowego
Zestaw składający się z termometru, kosza grzejnego, podnośnika, łącznika destylacyjnego i nasadki destylacyjnej

Ćwiczenie 5

Reakcja odwracalna została przedstawiona równaniem:

A + 2 B ⇄ C

Substraty i produkty reakcji w stanie równowagi były odpowiednio:

C_{A} = 0,5 \frac{mol}{{dm}^{3}}

C_{B} = 1,0 \frac{mol}{{dm}^{3}}

C_{C} = 2,0 \frac{mol}{{dm}^{3}}

Oblicz:

stałą równowagi;
stężenia wyjściowe substancji A i B.

R1asSadgDmZ55

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R1SpcOzsl0Iyi

Skorzystaj ze wzoru:

K = \frac{C_{C}}{C_{A} \cdot {(C_{B})}^{2}}

K = \frac{2}{0,5 \cdot 1^{2}} = 4

2. Z równania reakcji wynika, że z $1$ mola substancji A i $2$ moli substancji B powstaje $1$ mol produktu C. Do utworzenia $2$ moli produktu C zostały użyte $2$ mole substancji A i $4$ mole substancji B. Dlatego:

C_{A} = 2,0 \frac{mol}{{dm}^{3}} + 0,5 \frac{mol}{{dm}^{3}} = 2,5 \frac{mol}{{dm}^{3}}

C_{B} = 4,0 \frac{mol}{{dm}^{3}} + 1,0 \frac{mol}{{dm}^{3}} = 5,0 \frac{mol}{{dm}^{3}}

R1JIedvAuO3762

Ćwiczenie 6

Wzrost temperatury przesuwa położenie 1. stałej równowagi, 2. stałej równowagi, 3. równowagi chemicznej, 4. reguły przekory, 5. równowagi chemicznej. Zgodnie z brzmieniem 1. stałej równowagi, 2. stałej równowagi, 3. równowagi chemicznej, 4. reguły przekory, 5. równowagi chemicznej, następuje równoczesna zmiana wartości 1. stałej równowagi, 2. stałej równowagi, 3. równowagi chemicznej, 4. reguły przekory, 5. równowagi chemicznej

K_{C}

. W przypadku zmiany stężenia, następuje zmiana 1. stałej równowagi, 2. stałej równowagi, 3. równowagi chemicznej, 4. reguły przekory, 5. równowagi chemicznej przy zachowaniu tej samej wartości 1. stałej równowagi, 2. stałej równowagi, 3. równowagi chemicznej, 4. reguły przekory, 5. równowagi chemicznej

K_{C}

równowagi chemicznej, reguły przekory, stałej równowagi, równowagi chemicznej, stałej równowagi

Wzrost temperatury przesuwa położenie ........................................... Zgodnie z brzmieniem .........................................., następuje równoczesna zmiana wartości .......................................... K_c. W przypadku zmiany stężenia, następuje zmiana .......................................... przy zachowaniu tej samej wartości .......................................... K_c.

Ćwiczenie 7

Mieszanina równowagowa ( $x$ ) została otrzymana w wyniku reakcji $1$ mola kwasu i $1$ mola alkoholu. Przykłady zawartości estru wynoszą odpowiednio:

x = \frac{\sqrt{K}}{1 + \sqrt{K}}

alkohol	kwas	$K$	zawartość estru $x$ $[%]$
metylowy	octowy	$5,24$	$69,60$
etylowy	octowy	$3,96$	$66,60$
allilowy	octowy	$2,18$	$59,60$
izobutylowy ( $3$ ‑metylopropylowy)	mrówkowy	$3,22$	$64,20$
izobutylowy ( $3$ ‑metylopropylowy)	piwalowy	$7,06$	$72,70$
izobutylowy ( $3$ ‑metylopropylowy)	$4$ ‑toluilowy	$10,62$	$76,50$

W oparciu o powyższą tabelę oraz zdobytą wiedzę podaj trzy przykłady działań praktycznych, zwiększających ilość uzyskanego estru.

R19OfaI7tcFNB

Odpowiedź:

Ćwiczenie 8

Jeżeli w zamkniętym reaktorze, o stałej objętości, zostanie przeprowadzona reakcja chemiczna, w której bierze udział po jednym molu substratów A oraz B, to po pewnym czasie ustali się stan równowagi chemicznej:

A_{(g)} + B_{(g)} ⇄ C_{(g)} + D_{(g)}

Wówczas liczbę moli reagentów na różnych etapach reakcji można obliczyć, korzystając z zależności zamieszczonych w tabeli poniżej.

reagent	liczba moli początkowych $n_{0} [mol]$	liczba moli zużytych w reakcji $x [mol]$	liczba moli w stanie równowagi $n_{R} [mol]$
A	$1$	$x$	$1 - x$
B	$1$	$x$	$1 - x$
C	$0$	$x$	$x$
D	$0$	$x$	$x$

Prowadzono estryfikację w zamkniętym pojemniku o objętości $100 {cm}^{3}$ . Użyto $2$ mole ${CH}_{3} COOH$ oraz $3$ mole $C_{2} H_{5} OH$ . Oblicz masę powstałego estru, jeżeli stała równowagi reakcji wynosiła $4$ . Podaj jego nazwę.

Równanie reakcji:

{CH}_{3} COOH + C_{2} H_{5} OH \overset{H_{3} O^{+}}{⇆} {CH}_{3} {COOC}_{2} H_{5} + H_{2} O

RLzzua1LEJTZR

R1djnLgwBiLW8

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R1XqHsLq2DjQ1

Krok $1 .$ Odpowiedz na pytanie: jeśli ${CH}_{3} {COOC}_{2} H_{5}$ i $H_{2} O$ są produktami, to czy przed reakcją były one obecne?

Krok $2 .$ Na podstawie treści zadania uzupełnij ilość moli $C_{2} H_{5} OH$ i ${CH}_{3} COOH$ .

Krok $3 .$ Po zajściu reakcji zmienia się ilość substratów (każdego ubywa o ilość zużytą do wytworzenia estru, którą można określić jako $x$ ). Powstają nam produkty w ilości, którą również możemy określić jako $x$ .

Krok $4 .$ Wszystkie dane zapisz w tabeli i podstaw do wzoru.

K_{C} = \frac{{[C]}^{c} \cdot {[D]}^{d}}{{[A]}^{a} \cdot {[B]}^{b}}

Krok $5 .$ Aby obliczyć masę otrzymanego estru, należy ilość obliczonych moli pomnożyć razy masę molową tego estru (masa molowa związku jest liczbowo równa masie atomowej tego związku – jest podana w układzie okresowym pierwiastków). Różni się od niej jedynie jednostką. Wyrażamy ją w $[\frac{g}{mol}]$ .

K = \frac{[{CH}_{3} {COOC}_{2} H_{5}] \cdot [H_{2} O]}{[{CH}_{3} COOH] \cdot [C_{2} H_{5} OH]}

reagenty	przed reakcją $[mol]$	po reakcji $[mol]$
${CH}_{3} {COOC}_{2} H_{5}$	$0$	$x$
$H_{2} O$	$0$	$x$
$C_{2} H_{5} OH$	$3$	$3 - x$
${CH}_{3} COOH$	$2$	$2 - x$

Podstawiamy wartości do wzoru:

4 = \frac{x^{2}}{(3 - x) \cdot (2 - x)}

4 ((3 - x) \cdot (2 - x)) = x^{2}

4 (6 - 3 x - 2 x - x^{2}) = x^{2}

24 - 20 x + 4 x^{2} - x^{2} = 0

3 x^{2} - 20 x - 24 = 0

Δ = 20^{2} - 4 \cdot 3 \cdot 24 = 112

x_{1} = \frac{- (- 20) - \sqrt{112}}{2 \cdot 3} = 1,57

x_{2} = \frac{- (- 20) + \sqrt{112}}{2 \cdot 3} = 5,10

Wartość $x_{2}$ jest zbyt duża. Po jej odjęciu od liczby moli przed reakcją otrzymujemy ujemne wyniki, dlatego to $x_{1}$ jest poprawną odpowiedzią.

x_{1} = 1,57 mol

m = 1, 57 mol \cdot 88 \frac{g}{mol} = 138, 16 g

Po reakcji otrzymaliśmy $138,16 g$ octanu etylu (etanianu etylu).

Ćwiczenie 9

Reakcja estryfikacji zaszła zgodnie z równaniem:

{CH}_{3} COOH + C_{2} H_{5} OH \overset{H_{3} O^{+}}{⇆} {CH}_{3} {COOC}_{2} H_{5} + H_{2} O

Wiadomo, że w reakcji użyto $30 g$ kwasu octowego i $46 g$ etanolu. Po osiągnięciu stanu równowagi otrzymano $33,6 g$ octanu etylu. Oblicz stałą równowagi tej estryfikacji.

RFsZFafvvVoBX

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Ra848JCAAgksL

Skorzystaj z zależności:

K = \frac{[{CH}_{3} {COOC}_{2} H_{5}] \cdot [H_{2} O]}{[{CH}_{3} COOH] \cdot [C_{2} H_{5} OH]}

Należy znaleźć równowagowe stężenia reagentów. Objętość układu wynosi $V$ ${dm}^{3}$ .

Masa molowa kwasu octowego $M_{{CH}_{3} COOH} = 60 \frac{g}{mol}$ .

Początkowa ilość moli substratów wynosi:

n_{{CH}_{3} COOH} = \frac{30 g}{60 \frac{g}{mol}} = 0,5 mol

n_{C_{2} H_{5} OH} = 1 mol M_{C_{2} H_{5} OH} = 46 \frac{g}{mol}

Masa molowa octanu etylu: $M_{{CH}_{3} {COOC}_{2} H_{5}} = 88 \frac{g}{mol}$ .

Ilość moli produktów w stanie równowagi wynosi:

[n_{{CH}_{3} {COOC}_{2} H_{5}}] = [n_{H_{2} O}] \frac{33,6 g}{88 \frac{g}{mol}} = 0,382 mol

Ilość moli kwasu i alkoholu w stanie równowagi wynosi:

[n_{{CH}_{3} COOH}] = 0,5 mol - 0,382 mol = 0,118 mol

[n_{C_{2} H_{5} OH}] = 1 mol - 0,382 mol = 0,618 mol

Na tej podstawie ustalamy, że stężenia równowagowe reagentów wynoszą:

[{CH}_{2} {COOC}_{2} H_{5}] = [H_{2} O] = \frac{0,382 mol}{V {dm}^{3}}

[{CH}_{3} COOH] = \frac{0,118 mol}{V {dm}^{3}}

[C_{2} H_{5} OH] = \frac{0,618 mol}{V {dm}^{3}}

Stała równowagi estryfikacji, w której produktem jest octan etylu wynosi:

K = \frac{{(0,382 \frac{mol}{{dm}^{3}})}^{2}}{0,118 \frac{mol}{{dm}^{3}} \cdot 0,618 \frac{mol}{{dm}^{3}}} = \frac{{(0,382)}^{2}}{0,118 \cdot 0,618} = 2

Stała równowagi opisanej reakcji estryfikacji $K = 2$ .

Grafika interaktywna

Dla nauczyciela