При бромировании 50 дм³ бутана получили смесь бромбутана массой 225 г. Найдите долю выхода продукта реакции.
Для решения задачи необходимо сначала определить, сколько молекул бутана (C₄H₁₀) были использованы в реакции, а затем рассчитать теоретическую массу продукта реакции, чтобы найти выход продукта.
- Находим количество бутана:
Молярная масса бутана (C₄H₁₀):
- C (углерод) = 12 г/моль × 4 = 48 г/моль
- H (водород) = 1 г/моль × 10 = 10 г/моль
- Общая молярная масса C₄H₁₀ = 48 г/моль + 10 г/моль = 58 г/моль
Теперь найдем количество вещества бутана в 50 дм³ (или 50 литров) газа при стандартных условиях (0°C, 1 атм), где 1 моль газа занимает 22,4 дм³:
\[ n_{\text{бутан}} = \frac{V_{\text{бутан}}}{V_{\text{моль}}} = \frac{50 \, \text{дм}³}{22,4 \, \text{дм}³/\text{моль}} \approx 2,232 \, \text{моль} \]
- Находим теоретическую массу бромбутана:
Реакция бромирования бутана может привести к образованию различных изомеров бромбутана, но в общем случае можно считать, что на каждый моль бутана образуется один моль бромбутана. Следовательно, можно сказать, что общий выход бромбутана будет равен количеству бутана.
Масса бромбутана (молярная масса C₄H₉Br):
- Молярная масса бромбутана = 58 г/моль (бутан) + 80 г/моль (бром) = 138 г/моль
Теоретическая масса бромбутана из 2,232 молей:
\[ m_{\text{теор}} = n_{\text{бутан}} \times M_{\text{бромбутан}} \approx 2,232 \, \text{моль} \times 138 \, \text{г/моль} \approx 307,056 \, \text{г} \]
- Находим выход продукта:
Нам известно, что фактически получено 225 г бромбутана.
Доля выхода продукта определяется как:
\[ \text{Доля выхода} = \frac{m_{\text{факт}}}{m_{\text{теор}}} \times 100\% \]
Где \(m_{\text{факт}} = 225 \, \text{г}\) и \(m_{\text{теор}} \approx 307,056 \, \text{г}\):
\[ \text{Доля выхода} \approx \frac{225}{307,056} \times 100\% \approx 73,2\% \]
Таким образом, доля выхода продукта реакции составляет примерно \(73,2\%\).
