Номер 368, страница 88 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

368. Бутин-1 массой 5,4 г присоединил 8 г брома, при этом образовалась смесь веществ. Укажите максимальный объем ($ \text{дм}^3 $, н. у.) водорода, который может присоединить эта смесь.

Дано:

масса бутина-1 (C₄H₆) = 5,4 г

масса брома (Br₂) = 8 г

масса бутина-1 (C₄H₆) = 0,0054 кг
масса брома (Br₂) = 0,008 кг

Найти:

$V_{max}(H_2)$ - ?

Решение:

1. Найдем количество вещества (моль) исходных реагентов.

Молярная масса бутина-1 (C₄H₆):

$M(C_4H_6) = 4 \cdot A_r(C) + 6 \cdot A_r(H) = 4 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 54 \text{ г/моль}$

Количество вещества бутина-1:

$n(C_4H_6) = \frac{m(C_4H_6)}{M(C_4H_6)} = \frac{5,4 \text{ г}}{54 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Молярная масса брома (Br₂):

$M(Br_2) = 2 \cdot A_r(Br) = 2 \cdot 80 = 160 \text{ г/моль}$

Количество вещества брома:

$n(Br_2) = \frac{m(Br_2)}{M(Br_2)} = \frac{8 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

2. Определим суммарную непредельность исходного вещества и оставшуюся непредельность смеси после реакции.

Молекула бутина-1 имеет одну тройную связь, которая содержит две $\pi$-связи. Каждая $\pi$-связь может присоединить одну молекулу реагента, такого как $Br_2$ или $H_2$. Следовательно, одна молекула бутина-1 может присоединить две молекулы $Br_2$ или $H_2$.

Общее количество $\pi$-связей в исходном бутине-1:

$n(\pi\text{-связей})_{\text{исх}} = 2 \cdot n(C_4H_6) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

При реакции с бромом каждая молекула $Br_2$ разрывает одну $\pi$-связь. Количество $\pi$-связей, прореагировавших с бромом:

$n(\pi\text{-связей})_{\text{потрачено}} = n(Br_2) = 0,05 \text{ моль}$

Количество $\pi$-связей, оставшихся в смеси после реакции:

$n(\pi\text{-связей})_{\text{ост}} = n(\pi\text{-связей})_{\text{исх}} - n(\pi\text{-связей})_{\text{потрачено}} = 0,2 \text{ моль} - 0,05 \text{ моль} = 0,15 \text{ моль}$

3. Найдем максимальный объем водорода, который может присоединить полученная смесь.

Максимальное количество водорода, которое может присоединить смесь, равно количеству оставшихся $\pi$-связей.

$n(H_2)_{\text{макс}} = n(\pi\text{-связей})_{\text{ост}} = 0,15 \text{ моль}$

Объем водорода при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

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

Ответ:максимальный объем водорода, который может присоединить эта смесь, составляет $3,36 \text{ дм}^3$.