Как найти массовую долю спирта в смеси

ответы

ваш ответ

похожие темы

похожие вопросы 5

В ответ на запрос Спирт, публикуем калькулятор, рассчитывающий количество чистого спирта в растворе из двух жидкостей с различным содержанием этилового спирта и воды. Я позволил себе слегка отклониться от требований оригинального запроса, в котором желали смешивать чистый спирт с водой, и добавил для каждой смешиваемой жидкости параметр, задающий содержание в ней спирта. Это позволяет мешать не только воду и спирт, но и другие жидкости, содержащие алкоголь. Для определения раствора с чистой водой, надо ввести ноль в графе для объемной доли спирта одной из жидкостей. Детали расчета и немного теории и истории можно найти сразу за калькулятором:

История

В 19-м веке как минимум одну треть бюджета Российской Империи составляли акцизы на алкогольные напитки. Акциз рассчитывается, в зависимости от крепости напитка (содержания чистого спирта). Поэтому задача определения количества чистого спирта была на уровне государственной важности. До тех пор, пока к этой теме не подключилась наука, крепость определяли довольно занятными методами. Например, долгое время наиболее распространенным видом крепкого вина в России был так называемый полугар (38% спирта). Способ отличия полугара от менее качественного алкоголя, содержащего меньшее количество чистого спирта, был крайне прост — если поджечь полугар, то он должен гореть до тех пор, пока не выгорит половина его объема.
Очевидно, что жечь спиртное для определения его крепости не всегда удобно, поэтому следующим шагом в истории российской водочной промышленности было привлечение западного опыта: для определения количества спирта стали применять ареометры (спиртометры) — приборы для определения содержания спирта, которые уже активно использовались в ведущих западных державах.
Спиртометры 19-го века, созданные для применения в мягком климате западных стран, давали плохие результаты в условиях русских температур, кроме того были различия в способах измерения объемов и крепости алкоголя. Эти предпосылки послужили стимулом к активизации отечественной науки в области исследования свойств растворов спиртов.

Теория

Д. И. Менделеев, провел серьезное исследование водно-спиртовых растворов. Работая над своей докторской диссертацией, Менделеев исследовал изменение удельного веса растворов спирта от его концентрации и температуры.
Объем (плотность) водно спиртового раствора, как и любой другой жидкости, зависит от температуры. Плотность раствора уменьшается с увеличением температуры (объем возрастает), изменение происходит нелинейно, так же, как и поведение плотности воды при изменении температуры. Известно что, максимальная плотность воды бывает при температуре около 4° C, затем при любом изменении температуры плотность уменьшается.
Также оказалось, что плотность раствора нелинейно изменяется при изменении концентрации спирта. Удивительный факт: объем воды и спирта в отдельности почти всегда больше объема раствора, полученного смешением этих компонентов. Эффект уменьшения объема водно-спиртового раствора, известный сейчас как контракция, достигает своего максимума при концентрации спирта в растворе от 50 до 60 процентов по массе, см. график:

Четкой закономерности изменения объема выявлено не было, вместо этого Менделеевым были созданы приближенные формулы, которые используются для создания таблиц зависимости плотности спиртовых растворов от массовой или объемной доли, а также температуры. В настоящее время такие таблицы повсеместно применяются в спиртовой промышленности.

Наш калькулятор вычисляет массовую и объемную долю этилового спирта в в водно-спиртовом растворе из 2-х жидкостей с различным содержанием спирта путем линейной аппроксимации по таблицам плотности раствора спирта в воде от массовой и объемной концентрации и температуры ( таблица 1 и таблица 2 из [1]).

Количество жидкости можно задать в виде массы в граммах, либо в виде объема в миллилитрах. Объем жидкости зависит от ее температуры, поэтому для случая задания количества жидкостей через объем, необходимо ввести значение температуры, при которой действителен данный объем. Содержание спирта обычно указывается в процентах по объему (% об), что также не является однозначной величиной без указания температуры (если не указано, то обычно подразумевается температура 20° C). Гораздо точнее было бы указывать содержание в процентах от массы, которая не зависит от температуры. Но, увы, сложившуюся традицию сломать уже очень сложно, мало кто сможет смириться с тем что водка станет сразу «менее крепкой», ведь 40% объемных процентов при температуре 20° C это всего лишь 33% массовых процента. Кто же пойдет на уменьшение крепости стратегического напитка

Источники:
1) Таблицы для определения содержания этилового спирта в водно-спиртовых растворах. Том I. Москва ИПК Издательство стандартов.
2) Л.Б. Бондаренко Из истории русской спиртометрии.

Онлайн-урок: 1) Для нейтрализации смеси этилового спирта и фенола потребовалось 25 (мл) 40% раствора гидроксида калия (плотностью 1,4 г/см^3). При обработке такой же массы исходной смеси металлическим натрием выделилось 6,72 (л)(ну) газа.Определите массовую долю в % этилового спирта в исходной смеси 2)При обработке 0.5 (л) 5% раствора (плотностью 0,72 г/см^3) одноатомного спирта неизвестного ст…

1. Для нейтрализации смеси этилового спирта и фенола потребовалось 25 мл 40% раствора гидроксида калия (плотностью 1,4 г/см³). При обработке такой же массы исходной смеси металлическим натрием выделилось 6,72 л (н.у.) газа. Определите массовую долю в процентах (%) этилового спирта в исходной смеси.

Дано:

V_(р-ра)(KOH) = 25 мл

ω(KOH) = 40% или 0,4

ρ_(р-ра)(KOH) = 1,4 г/см³ = 1,4 г/мл

V_{(выд. газа)} = 6,72 л

Найти:

ω(CH₃-CH₂OH) = ? %

Решение

Составим уравнения реакций:

1. Найдем массу раствора KOH:

2. Найдем массу вещества KOH:

3. Найдем количество вещества KOH:

4. Найдем количество (С₆H₅OH — фенола) по уравнению реакции, зная количество щелочи:

5. Найдем массу фенола:

6. Найдем количество водорода, которое выделилось в результате 3 реакции:

7. Найдем общее количество водорода:

8. Найдем количество водорода, которое выделилось в результате 2 реакции:

9. Найдем количество этилового спирта (CH₃-CH₂OH или С₂H₅OH) во 2 реакции, по правилу стехиометрических коэффициентов:

10. Найдем массу этилового спирта:

11. Найдем массовую долю этилового спирта в исходной смеси:

Ответ: массовая доля этилового спирта в исходной смеси равна

2. При обработке 0.5 л 5% раствора (плотностью 0,72 г/см³) одноатомного спирта неизвестного строения в диэтиловом эфире металлическим натрием выделилось 3,36 л (н.у.) газа. Предположите возможные структурные формулы спирта.

Дано:

V_(р-ра)(С_nH_2n+1OH) = 0,5 л = 500 мл

ω(С_nH_2n+1OH) = 5% или 0,05

ρ_(р-ра)( С_nH_2n+1OH) = 0,72 г/см³ = 0,72 г/мл

V_{(выд. газа)} = 3,36 л

Найти:

Структурные формулы спирта

Решение

1. Найдем массу раствора спирта:

2. Найдем массу вещества спирта:

3. Найдем количество вещества спирта:

4. Найдем количество вещества водорода:

5. Найдем количество вещества этилового спирта по уравнению реакции:

6. Составим уравнение и найдем количество углерода в молекуле:

Спирт содержит 3 тома углерода, молекулярная формула спирта – C₃H₇OH,

Составим структурные формулы возможных изомеров:

Так как спирт содержит 3 атома углерода, то у него нет изомерии углеродного скелета, возможна лишь изомерия положения функциональной группы –OH.

3. К 300 г водного раствора фенола с массовой долей 5% добавили гидроксид натрия. Вычислите массовую долю в процентах (%) фенолята натрия в образовавшемся растворе, учитывая, что исходные вещества прореагировали полностью.

Дано:

m_(р-ра)(С₆H₅OH) = 300 г

ω(С₆H₅OH) = 5% или 0,05

Найти:

ω(С₆H₅ONa) = ?%, учитывая, что исходные вещества прореагировали полностью

Решение

Составим уравнение реакции:

1. Найдем массу вещества фенола:

2. Найдем количество вещества фенола, помним, что на калькуляторе не округляем для дальнейших действий:

3. Найдем количество образовавшегося фенолята натрия по уравнению реакции:

4. Найдем массу вещества фенолята натрия:

5. Найдем количество вступившего в реакцию гидроксида натрия по уравнению реакции:

6. Найдем массу вещества гидроксида натрия:

7. Найдем массу продуктов реакции, зная, что масса исходных веществ равна массе продуктов реакции:

8. Найдем массовую долю фенолята натрия в растворе, учитывая, что все исходные вещества прореагировали полностью:

Ответ: массовая доля фенолята натрия в растворе, учитывая, что все исходные вещества прореагировали полностью, равна

4. На 16,6 г смеси этилового и пропилового спиртов подействовали избытком металлического натрия. Выделившейся при этом водород смешали с 3,36 л (н.у.) аргона. Плотность полученной газовой смеси по водороду равна 10,5. Определите массовые доли в процентах % каждого спирта в исходной смеси.

Дано:

m_{(смеси спиртов)} = 16,6 г

V(Ar) = 3,36 л

D_(H2)(смеси спиртов) = 10,5

Найти:

ω(С₂H₅OH) = ? %

ω(С3H₇OH) = ? %

Решение

Составим уравнения реакций:

1. Найдем молярную массу смеси спиртов, зная относительную плотность по водороду:

2. Найдем объем водорода в смеси с аргоном, через объемные доли компонентов в смеси:

Пусть φ(смеси) = 100% или 1, а V(H₂) = X л, тогда

3. Найдем общее количество водорода, которое выделилось в результате химических реакций, зная объем водорода:

4. Вернемся к уравнениям реакций:

Выразим через массы:

Составим уравнение, используя массы веществ:

Составим систему уравнений:

5. Найдем массу этилового спирта:

6. Найдем массу пропилового спирта:

7. Найдем массовую долю этилового спирта в исходной смеси:

8. Найдем массовую долю пропилового спирта в исходной смеси:

Ответ: массовая доля этилового спирта = а массовая доля пропилового спирта в исходной смеси =

5. Для полного сгорания смеси 1,74 г смеси метилового и этилового спирта израсходовано 2016 мл кислорода (н.у.). Определите массовую долю в процентах (%) каждого спирта в исходной смеси.

Дано:

m_{(смеси спиртов)} = 1,74 г

V(O₂) = 2016 мл = 2,016 л

Найти:

ω(СH₃OH) = ? %

ω(С₂H₅OH) = ? %

Решение

Составим уравнения реакций:

1. Пусть тогда количество кислорода:

Выразим массы спиртов:

Уравнение через массы спиртов:

Выразим объем кислорода:

Уравнение через объемы газов:

Составим систему уравнений:

2. Найдем массы спиртов:

3. Найдем массовые доли спиртов в смеси:

Ответ:

6. Вычислите, сколько литров кислорода (н.у.) потребуется для полного сгорания 23 г этилового спирта. Какой объем 5,5 % раствора гидроксида калия (плотность 1,05 г/мл) можно нейтрализовать при этом углекислым газом, считая, что образуется средняя соль.

Дано:

m(С₂H₅OH) = 23 г

ω( KOH) = 5,5 % или 0,055

ρ_(р-ра)( KOH) = 1,05 г/мл

Найти:

V(O₂) = ? л

V(KOH) = ? мл

Образуется средняя соль

Решение

Составим уравнения реакций:

1. Найдем количество этилового спирта:

2. Найдем количество кислорода по уравнению реакции 1:

3. Найдем объем кислорода, вступившего в реакцию:

4. Найдем количество углекислого газа, образовавшегося в результате 1 реакции:

5. Найдем количество гидроксида калия:

6. Найдем массу гидроксида калия:

7. Найдем массу раствора гидроксида калия:

8. Найдем объем раствора гидроксида калия:

Ответ: объем раствора гидроксида калия = 1939 мл.