Какой объем водорода (н.у.) выделится при каталитическом дегидрировании 24,5 г метилциклогексана до соответствующего ароматического углеводорода, если реакция протекает с выходом 75%

Для того чтобы рассчитать объем водорода, выделяющегося при каталитическом дегидрировании метилциклогексана, необходимо следовать несколько шагов.

1. Записать химическую реакцию дегидрирования: При дегидрировании метилциклогексана (C₇H₁₄) происходит удаление водорода, в результате чего получается ароматический углеводород (толуол — C₆H₆CH₃).

   Реакция выглядит так:

   $$C₇H₁₄ \rightarrow C₆H₆CH₃ + H₂$$

   В этой реакции для превращения одного молекулы метилциклогексана в толуол выделяется 1 молекула водорода (H₂).

2. Рассчитать молекулярную массу метилциклогексана: Молекулярная масса метилциклогексана (C₇H₁₄):

   $$(7 \times 12) + (14 \times 1) = 84 + 14 = 98 \, \text{г/моль}$$

3. Рассчитать количество вещества метилциклогексана: Для 24,5 г метилциклогексана количество вещества вычисляется по формуле:

   $$n = \frac{m}{M} = \frac{24,5}{98} \approx 0,25 \, \text{моль}$$

4. Определить количество выделяющегося водорода: Из уравнения реакции видно, что на 1 моль метилциклогексана выделяется 1 моль водорода (H₂). Значит, из 0,25 моль метилциклогексана выделится 0,25 моль водорода.

5. Учесть выход реакции: Указано, что выход реакции составляет 75%. Это значит, что из теоретически возможного количества водорода выделяется лишь 75%. Следовательно, фактически выделится:

   $$0,25 \, \text{моль} \times 0,75 = 0,1875 \, \text{моль}$$

6. Рассчитать объем водорода при нормальных условиях (н.у.): При нормальных условиях (температура 0°C и давление 1 атм) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л. Тогда объем выделяющегося водорода будет:

   $$V = 0,1875 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 4,2 \, \text{л}$$

Таким образом, при каталитическом дегидрировании 24,5 г метилциклогексана до ароматического углеводорода с выходом 75% выделится 4,2 литра водорода при нормальных условиях.