Смесь бутена-1 и водорода с относительной молекулярной массой 38,0 пропустили над платиновым

Ответы на вопрос

Отвечает Бакаев Никита.

Бутен-1 гидрируется водородом по уравнению:

\mathrm{C_4H_8 + H_2 \rightarrow C_4H_{10}}

Молярная масса бутена-1:

M(\mathrm{C_4H_8}) = 4 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 56

Молярная масса водорода:

M(\mathrm{H_2}) = 2

Пусть в исходной смеси было $x$ моль бутена-1 и $y$ моль водорода. Средняя относительная молекулярная масса смеси равна 38:

\frac{56x + 2y}{x+y} = 38

Решим:

56x + 2y = 38x + 38y

18x = 36y

x = 2y

Значит, исходная смесь содержит бутен-1 и водород в молярном соотношении:

\mathrm{C_4H_8 : H_2 = 2 : 1}

Для удобства возьмём:

n(\mathrm{H_2}) = 1 \text{ моль}

тогда

n(\mathrm{C_4H_8}) = 2 \text{ моль}

Общее количество вещества исходной смеси:

n_1 = 2 + 1 = 3 \text{ моль}

Масса смеси при реакции не меняется. После реакции средняя молекулярная масса увеличилась на 33%, то есть примерно в

\frac{4}{3}

раза:

M_2 = 38 \cdot \frac{4}{3}

Так как масса смеси постоянна, средняя молекулярная масса обратно пропорциональна общему числу молей газа:

\frac{M_2}{M_1} = \frac{n_1}{n_2}

Следовательно:

\frac{4}{3} = \frac{3}{n_2}

n_2 = \frac{3 \cdot 3}{4} = 2{,}25 \text{ моль}

Общее количество газа уменьшилось:

3 - 2{,}25 = 0{,}75 \text{ моль}

По уравнению реакции из 1 моль бутена-1 и 1 моль водорода образуется 1 моль бутана. То есть при протекании реакции на $z$ моль общее количество газа уменьшается тоже на $z$ моль:

\mathrm{C_4H_8 + H_2 \rightarrow C_4H_{10}}

Было 2 моль газов, стало 1 моль газа, уменьшение на 1 моль.

Значит, прореагировало:

0{,}75 \text{ моль } \mathrm{H_2}

Водород является лимитирующим реагентом, так как его было 1 моль, а бутена-1 — 2 моль. Теоретически могло прореагировать 1 моль водорода и образоваться 1 моль бутана.

Фактически образовалось:

0{,}75 \text{ моль бутана}

Выход продукта реакции:

\eta = \frac{0{,}75}{1} \cdot 100\% = 75\%

Ответ: выход продукта реакции гидрирования равен 75%.

Ответы на вопрос

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Химия

Последние заданные вопросы в категории Химия