Номер 296, страница 76 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

296. В результате дегидрирования бутана объемом $8,96 \text{ дм}^3$ (н. у.) получен бутадиен-1,3 массой $16,2 \text{ г}$. Рассчитайте выход продукта реакции.

Дано:

$V(\text{C}_4\text{H}_{10}) = 8,96 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$m_{практ}(\text{C}_4\text{H}_6) = 16,2 \text{ г}$

Найти:

$\eta(\text{C}_4\text{H}_6) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции дегидрирования бутана с образованием бутадиена-1,3:

$\text{C}_4\text{H}_{10} \xrightarrow{t, kat} \text{C}_4\text{H}_6 + 2\text{H}_2$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) исходного бутана, используя его объем при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$:

$n(\text{C}_4\text{H}_{10}) = \frac{V(\text{C}_4\text{H}_{10})}{V_m} = \frac{8,96 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,4 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции, из 1 моль бутана теоретически можно получить 1 моль бутадиена-1,3. Следовательно, теоретическое количество вещества бутадиена-1,3 равно количеству вещества бутана:

$n_{теор}(\text{C}_4\text{H}_6) = n(\text{C}_4\text{H}_{10}) = 0,4 \text{ моль}$

4. Рассчитаем молярную массу бутадиена-1,3 ($\text{C}_4\text{H}_6$):

$M(\text{C}_4\text{H}_6) = 4 \cdot A_r(\text{C}) + 6 \cdot A_r(\text{H}) = 4 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 54 \text{ г/моль}$

5. Найдем теоретическую массу бутадиена-1,3, которая могла бы получиться из 0,4 моль бутана:

$m_{теор}(\text{C}_4\text{H}_6) = n_{теор}(\text{C}_4\text{H}_6) \cdot M(\text{C}_4\text{H}_6) = 0,4 \text{ моль} \cdot 54 \text{ г/моль} = 21,6 \text{ г}$

6. Рассчитаем выход продукта реакции ($\eta$) как отношение практической массы к теоретической массе, выраженное в процентах:

$\eta = \frac{m_{практ}(\text{C}_4\text{H}_6)}{m_{теор}(\text{C}_4\text{H}_6)} \cdot 100\% = \frac{16,2 \text{ г}}{21,6 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,75 \cdot 100\% = 75\%$

Ответ: выход продукта реакции составляет 75%.