Какой объем пропана (н.у.) потребуется для получения 42 г пропена, если доля выхода продуктов реакции составляет 60% от теоретически возможного?
Для решения данной задачи, нам нужно рассчитать, какой объем пропана (C₃H₈) потребуется для получения 42 г пропена (C₃H₆) с учетом выхода продуктов реакции.
Шаг 1: Определение уравнения реакции
Предположим, что пропан подвергается каталитической дегидрогенизации (удалению водорода) для получения пропена:
\[ C₃H₈ \rightarrow C₃H₆ + H₂ \]
Шаг 2: Расчет молекулярных масс
Молярная масса пропена (C₃H₆):
- Углерод (C): 12 г/моль
- Водород (H): 1 г/моль
- Молярная масса: \( (3 \times 12) + (6 \times 1) = 36 + 6 = 42 \) г/моль
Молярная масса пропана (C₃H₈):
- Молярная масса: \( (3 \times 12) + (8 \times 1) = 36 + 8 = 44 \) г/моль
Шаг 3: Определение теоретически возможного выхода
Поскольку реакция дает 1 моль пропена из 1 моля пропана, то теоретически, чтобы получить 42 г пропена, рассчитаем, сколько моль пропена нам нужно:
\[ \text{Количество молей пропена} = \frac{42 \text{ г}}{42 \text{ г/моль}} = 1 \text{ моль} \]
Согласно stoichiometry (стехиометрии) реакции, нам нужно 1 моль пропана для получения 1 моля пропена.
Шаг 4: Учет выхода продуктов реакции
Так как выход составляет 60%, то необходимо рассчитать, сколько моль пропана нужно для получения 1 моль пропена на 60%:
\[ \text{Необходимое количество пропана} = \frac{1 \text{ моль}}{0.60} = \frac{1}{0.60} \approx 1.67 \text{ моль} \]
Шаг 5: Расчет массы пропана
Теперь нам нужно найти массу пропана для 1.67 моль:
\[ \text{Масса пропана} = 1.67 \text{ моль} \times 44 \text{ г/моль} \approx 73.48 \text{ г} \]
Шаг 6: Расчет объема пропана при нормальных условиях
Используем закон Авогадро, где 1 моль газа занимает 22.4 литра при нормальных условиях:
\[ \text{Объем пропана (н.у.)} = 1.67 \text{ моль} \times 22.4 \text{ литр/моль} \approx 37.41 \text{ литров} \]
Ответ
Для получения 42 г пропена при выходе продуктов реакции 60% потребуется примерно 37.41 литр пропана (C₃H₈) при нормальных условиях.
