В результате тримеризации ацетилена с выходом 80 % был получен бензол массой 156 г. Определите минимальный объём ацетилена (в пересчёте на н.у.), который необходим для получения…
В результате тримеризации ацетилена с выходом 80 % был получен бензол массой 156 г. Определите минимальный объём ацетилена (в пересчёте на н.у.), который необходим для получения такой массы бензола с соответствующим выходом. (Запишите число в литрах с точностью до целых.)
Для решения этой задачи нужно разобраться с реакцией, в результате которой происходит тримеризация ацетилена (C₂H₂) с образованием бензола (C₆H₆).
Шаг 1: Уравнение реакции
- Тримеризация ацетилена: \[ 3 \text{C}_2\text{H}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6 \] Это уравнение показывает, что 3 молекулы ацетилена образуют 1 молекулу бензола.
Шаг 2: Молярные массы
- Молярные массы веществ:
- Молярная масса ацетилена (C₂H₂) = 2(12.01) + 2(1.008) = 24.02 г/моль
- Молярная масса бензола (C₆H₆) = 6(12.01) + 6(1.008) = 78.11 г/моль
Шаг 3: Определим количество бензола
- Масса бензола: У нас масса бензола равна 156 г. Найдем количество моль бензола: \[ n(\text{C}_6\text{H}_6) = \frac{m}{M} = \frac{156 \, \text{г}}{78.11 \, \text{г/моль}} \approx 2 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Сколько ацетилена нужно
- Используем коэффициенты уравнения: Из уравнения видно, что на 1 моль бензола нужно 3 моль ацетилена. Следовательно, для 2 моль бензола необходимо: \[ n(\text{C}_2\text{H}_2) = 2 \, \text{моль} \times 3 = 6 \, \text{моль} \]
Шаг 5: Рассчитаем массу необходимого ацетилена
- Теперь найдём массу ацетилена: \[ m(\text{C}_2\text{H}_2) = n(\text{C}_2\text{H}_2) \times M(\text{C}_2\text{H}_2) = 6 \, \text{моль} \times 24.02 \, \text{г/моль} \approx 144.12 \, \text{г} \]
Шаг 6: Учет выхода реакции
- Теперь учтем выход реакции, который составляет 80 %:
Это означает, что только 80 % от того, сколько ацетилена нужно было бы теоретически, было использовано. Таким образом, определим фактическое количество ацетилена: \[ m_{\text{фактический}} = \frac{m_{\text{теоретический}}}{0.8} = \frac{144.12 \, \text{г}}{0.8} \approx 180.15 \, \text{г} \]
Шаг 7: Переводим массу ацетилена в объем
Теперь найдем объем ацетилена при нормальных условиях.
При н.у. 1 моль газа занимает 22.4 л. Сначала находим количество моль ацетилена: \[ n_{\text{фактический}} = \frac{m_{\text{фактический}}}{M(\text{C}_2\text{H}_2)} = \frac{180.15 \, \text{г}}{24.02 \, \text{г/моль}} \approx 7.49 \, \text{моль} \]Затем находим объем: \[ V = n_{\text{фактический}} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 7.49 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 167.8 \, \text{л} \]
Шаг 8: Округление
- Округляем до целых: \[ V \approx 168 \, \text{литров} \]
Ответ:
Минимальный объем ацетилена, необходимый для получения 156 г бензола с выходом 80%, составляет 168 литров.
