Номер 240, страница 61 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

240. Весь этилен, полученный в результате дегидрирования этана, был превращен в 1,2-дихлорэтан. При этом получено 49,5 г дихлорэтана. Рассчитайте объем (н. у.) этана, вступившего в реакцию дегидрирования.

Дано:

$m(C_2H_4Cl_2) = 49,5 \text{ г}$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(C_2H_6) - ?$

Решение:

Процесс, описанный в задаче, состоит из двух последовательных химических реакций:

1. Дегидрирование этана с образованием этилена и водорода:

$C_2H_6 \rightarrow C_2H_4 + H_2$

2. Присоединение хлора к этилену с образованием 1,2-дихлорэтана:

$C_2H_4 + Cl_2 \rightarrow C_2H_4Cl_2$

Для решения задачи необходимо выполнить расчеты в обратном порядке, начиная с конечного продукта — 1,2-дихлорэтана.

Сначала рассчитаем молярную массу 1,2-дихлорэтана ($M(C_2H_4Cl_2)$), используя периодическую таблицу химических элементов:

$M(C_2H_4Cl_2) = 2 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) + 2 \cdot A_r(Cl) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 35,5 = 24 + 4 + 71 = 99 \text{ г/моль}$.

Теперь найдем количество вещества (число молей) 1,2-дихлорэтана, которое было получено:

$n(C_2H_4Cl_2) = \frac{m(C_2H_4Cl_2)}{M(C_2H_4Cl_2)} = \frac{49,5 \text{ г}}{99 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$.

Исходя из уравнения второй реакции ($C_2H_4 + Cl_2 \rightarrow C_2H_4Cl_2$), мы видим, что стехиометрическое соотношение между этиленом ($C_2H_4$) и 1,2-дихлорэтаном ($C_2H_4Cl_2$) составляет 1:1. Это означает, что количество вещества вступившего в реакцию этилена равно количеству вещества образовавшегося 1,2-дихлорэтана.

$n(C_2H_4) = n(C_2H_4Cl_2) = 0,5 \text{ моль}$.

Согласно условию, весь этилен был получен в результате дегидрирования этана. Рассмотрим первую реакцию ($C_2H_6 \rightarrow C_2H_4 + H_2$). Стехиометрическое соотношение между исходным этаном ($C_2H_6$) и полученным этиленом ($C_2H_4$) также составляет 1:1. Следовательно, количество вещества этана, вступившего в реакцию, равно количеству вещества образовавшегося этилена.

$n(C_2H_6) = n(C_2H_4) = 0,5 \text{ моль}$.

Наконец, рассчитаем объем этана при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(C_2H_6) = n(C_2H_6) \cdot V_m = 0,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 11,2 \text{ л}$.

Ответ: объем этана, вступившего в реакцию дегидрирования, составляет 11,2 л.