Сколько литров водорода необходимо для гидрирования 20 л смеси углеводорода С4Н8 и бутадиена-1,3 до бутана, если известно, что углеводородов С4Н8, содержащийся в исходной смеси, получен (с выходом 80%) дегидратацией 22,2 г спирта С4Н10О?
Чтобы решить задачу, начнем с анализа всех данных и необходимых реакций.
Определим количество углеводорода С₄Н₈: Известно, что углеводород С₄Н₈ получен с выходом 80% из 22,2 г спирта С₄Н₁₀О.
Сначала нам нужно рассчитать молярную массу спирта С₄Н₁₀О:
- C: 4 × 12 г/моль = 48 г/моль
- H: 10 × 1 г/моль = 10 г/моль
- O: 1 × 16 г/моль = 16 г/моль
- Общая молярная масса = 48 + 10 + 16 = 74 г/моль.
Теперь найдем количество молей С₄Н₁₀О: \[ n = \frac{m}{M} = \frac{22,2 \, \text{г}}{74 \, \text{г/моль}} \approx 0,3 \, \text{моль}. \]
Учитывая, что выход С₄Н₈ составил 80%, количество молей С₄Н₈ будет: \[ n_{\text{C₄H₈}} = n_{\text{C₄H₁₀O}} \times 0,8 \approx 0,3 \, \text{моль} \times 0,8 \approx 0,24 \, \text{моль}. \]
Расчет количества водорода для гидрирования: В реакции гидрирования С₄Н₈ до бутана (С₄Н₁₀) каждому моль С₄Н₈ требуется 1 моль водорода: \[ \text{С₄Н₈} + \text{H₂} \rightarrow \text{С₄Н₁₀}. \] Таким образом, для 0,24 моль С₄Н₈ понадобится 0,24 моль H₂.
Перевод молей водорода в литры: При нормальных условиях (н.у.), 1 моль газа занимает 22,4 литра. \[ V_{\text{H₂}} = n \times V_m = 0,24 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 5,376 \, \text{л}. \]
Таким образом, для гидрирования 20 л смеси углеводорода С₄Н₈ и бутадиена-1,3 до бутана необходимо приблизительно 5,38 литров водорода.
