Для решения этой задачи сначала нам нужно определить, какие реакции происходят и каковы их стехиометрические соотношения.
Запишем уравнение реакции по взаимодействию этана с бромом:
\[ C_2H_6 + Br_2 \rightarrow C_2H_5Br + HBr \]
В этом уравнении 1 моль этана реагирует с 1 моль брома для образования 1 моль бромэтана (C₂H₅Br) и 1 моль HBr.
Определим количество моль исходных веществ:
- Молярная масса этана (C₂H₆) составляет 30 г/моль (122 + 16).
- Молярная масса брома (Br₂) составляет 159.8 г/моль (79.9*2).
Теперь вычислим количество моль каждого вещества:
\[ n(C_2H_6) = \frac{22.5 \text{ г}}{30 \text{ г/моль}} = 0.75 \text{ моль} \]
\[ n(Br_2) = \frac{88.4 \text{ г}}{159.8 \text{ г/моль}} \approx 0.553 \text{ моль} \]
Определим лимитирующий реагент:
У нас есть 0.75 моль этана и 0.553 моль брома. Согласно уравнению реакции, этан будет реагировать с бромом в соотношении 1:1. Так как брома меньше, он является лимитирующим реагентом.
Рассчитаем массу бромэтана, образующегося при 75% выходе:
Поскольку 1 моль брома дает 1 моль бромэтана, то максимальное количество бромэтана, которое может быть получено из 0.553 моль брома, также составит 0.553 моль.
Теперь найдём массу бромэтана:
Молярная масса бромэтана (C₂H₅Br) составляет 108.9 г/моль (122 + 15 + 79.9).
\[ \text{Максимальная масса} = 0.553 \text{ моль} \times 108.9 \text{ г/моль} \approx 60.2 \text{ г} \]
Учитывая выход 75%, реальная масса бромэтана будет:
\[ \text{Масса бромэтана} = 60.2 \text{ г} \times 0.75 = 45.15 \text{ г} \]
Таким образом, масса бромэтана, получаемая в результате реакции, составляет примерно 45.15 г.
