при пропускания 25 л. газообразного 2-метилбутана через слой нагретого катализатора образовалось 58г. изопрена. Рассчитайте массовую долю выхода продукта реакции

Чтобы рассчитать массовую долю выхода продукта реакции, необходимо сначала понять, какие значения нам нужны для выполнения данного расчета.

Шаг 1: Дано

• Объем газообразного 2-метилбутана (C5H12): 25 литров.
• Масса изопрена (C5H8) полученного в результате реакции: 58 граммов.

Шаг 2: Найдите молярные массы веществ

• Молярная масса 2-метилбутана (C5H12):

  • Углерод (C): 12 г/моль, 5 атомов → 5 × 12 = 60 г/моль
  • Водород (H): 1 г/моль, 12 атомов → 12 × 1 = 12 г/моль
  • Всего: 60 + 12 = 72 г/моль

• Молярная масса изопрена (C5H8):

  • Углерод (C): 12 г/моль, 5 атомов → 5 × 12 = 60 г/моль
  • Водород (H): 1 г/моль, 8 атомов → 8 × 1 = 8 г/моль
  • Всего: 60 + 8 = 68 г/моль

Шаг 3: Рассчитайте количество моль 2-метилбутана

Для расчета количества моль 2-метилбутана используем уравнение состояния идеального газа: \[ n = \frac{PV}{RT} \]

где:

• \( P \) – давление (в данном случае не указано, но можно принять за стандартное 1 атм)
• \( V \) – объем (25 л)
• \( R \) – универсальная газовая постоянная (0.0821 л·атм/(моль·К))
• \( T \) – температура (также не указана, обычно принимаем 273 К; если известна новая температура, нужно будет пересчитать).

При стандартных условиях (T=273 K, P=1 атм): \[ n = \frac{(1 \, \text{атм}) \cdot (25 \, \text{л})}{(0.0821 \, \text{л·атм/(моль·К)}) \cdot (273 \, \text{K})} \]

Подставляя значения, получим: \[ n \approx \frac{25}{22.4} \approx 1.116 \, \text{моль} \] (предположим, что объём 1 моль газа составляет 22.4 л).

Шаг 4: Найдите теоретический выход изопрена

Согласно стехиометрии, 1 моль 2-метилбутана даёт 1 моль изопрена. Значит, из 1.116 моль 2-метилбутана мы можем получить 1.116 моль изопрена.

Теперь рассчитываем массу изопрена: \[ m = n \cdot M \] где \( M \) – молярная масса изопрена (68 г/моль): \[ m = 1.116 \cdot 68 \approx 75.888 \, \text{г} \]

Шаг 5: Рассчитайте массовую долю выхода продукта

Массовая доля (выход) продукта реакции рассчитывается по формуле: \[ \text{массовая доля} = \left(\frac{\text{маса полученного продукта}}{\text{теоретически возможная масса}}\right) \cdot 100\% \] \[ \text{массовая доля} = \left(\frac{58 \, \text{г}}{75.888 \, \text{г}}\right) \cdot 100\% \approx 76.4\% \]

Ответ

Массовая доля выхода изопрена составляет примерно 76.4%.