Номер 236, страница 61 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

236. В результате дегидрирования бутана образовалось 8,4 г смеси изомерных бутенов. Определите объем (н. у.) бутана, вступившего в реакцию дегидрирования, и объем (н. у.) образовавшегося водорода.

Дано:

$m(\text{смеси } C_4H_8) = 8,4 \text{ г}$
Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(C_4H_{10}) - ?$
$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции дегидрирования бутана. В результате реакции образуются изомерные бутены (все они имеют общую формулу $C_4H_8$) и водород.

$C_4H_{10} \xrightarrow{t, kat} C_4H_8 + H_2$

Из уравнения реакции видно, что стехиометрические коэффициенты перед бутаном, бутеном и водородом равны 1. Это означает, что их количества вещества соотносятся как 1:1:1.

$n(C_4H_{10}) = n(C_4H_8) = n(H_2)$

2. Рассчитаем молярную массу бутена ($C_4H_8$). Так как все изомерные бутены имеют одинаковую химическую формулу, их молярные массы также одинаковы.

$M(C_4H_8) = 4 \cdot M(C) + 8 \cdot M(H) = 4 \cdot 12 \text{ г/моль} + 8 \cdot 1 \text{ г/моль} = 56 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) смеси изомерных бутенов, используя их общую массу.

$n(C_4H_8) = \frac{m(C_4H_8)}{M(C_4H_8)} = \frac{8,4 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,15 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическому соотношению из уравнения реакции, количество вещества бутана, вступившего в реакцию, и количество вещества образовавшегося водорода равны количеству вещества образовавшихся бутенов.

$n(C_4H_{10}) = n(C_4H_8) = 0,15 \text{ моль}$

$n(H_2) = n(C_4H_8) = 0,15 \text{ моль}$

5. Рассчитаем объемы бутана и водорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(C_4H_{10}) = n(C_4H_{10}) \cdot V_m = 0,15 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 3,36 \text{ л}$

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0,15 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 3,36 \text{ л}$

Ответ: объем бутана, вступившего в реакцию дегидрирования, равен 3,36 л; объем образовавшегося водорода равен 3,36 л.