какую массу бутадиена 1 3 можно получить дегидрированием 1 м кубического бутана если выход продукта реакции составляет 88% от теоретического
Давайте подробно разберем задачу и постараемся найти ответ.
Задача:
Какую массу бутадиена (C₄H₆) можно получить дегидрированием 1 м³ бутана (C₄H₁₀), если выход продукта составляет 88% от теоретического?
Шаг 1. Определение уравнения реакции дегидрирования бутана
Реакция дегидрирования бутана (C₄H₁₀):
\[ \text{C}_4\text{H}_{10} \rightarrow \text{C}_4\text{H}_6 + 2 \text{H}_2 \]
То есть, один молекула бутана превращается в одну молекулу бутадиена и выделяется водород:
- Отношение по молям: 1 : 1 (бутана к бутадиену).
Шаг 2. Определение количества вещества бутана по объемам
- Объем бутана: \( V = 1\,м^3 \)
Использую уравнение идеального газа:
\[ PV = nRT \]
где:
- \( P \) — давление, предположим стандартное атмосферное: 1 атм = 101 325 Па
- \( V = 1\,м^3 \) — объем
- \( R = 8,314\,Дж/(моль·К) \) — газовая постоянная
- \( T \) — температура, допустим 293 К (20°C)
Расчёт количества молей бутана:
\[ n = \frac{PV}{RT} \]
Подставим значения:
\[ n = \frac{101\,325\, \text{Па} \times 1\,м^3}{8,314\,Дж/(моль·К) \times 293\,К} \]
Вычислим:
\[ n \approx \frac{101\,325}{8,314 \times 293} \]
\[ n \approx \frac{101\,325}{2436.8} \approx 41.55\,моль \]
Итак, в 1 м³ бутана примерно 41.55 моль.
Шаг 3. Определение теоретического количества бутадиена
По реакции, 1 моль бутана дает 1 моль бутадиена, значит:
\[ n_{\text{теоретически}} = 41.55\,моль \]
Масса бутадиена по теории:
\[ m_{\text{теоретическая}} = n \times M_{\text{C}_4\text{H}_6} \]
Молярная масса бутадиена:
\[ M_{\text{C}_4\text{H}_6} = 4 \times 12 + 6 \times 1 = 48 + 6 = 54\,г/моль \]
Тогда:
\[ m_{\text{теоретическая}} = 41.55 \times 54 \approx 2244\,г \]
или примерно 2.244 кг.
Шаг 4. Учет выхода реакции (88%)
Практическая масса полученного бутадиена:
\[ m_{\text{практическая}} = m_{\text{теоретическая}} \times \frac{88}{100} = 2244 \times 0.88 \approx 1974\,г \]
Ответ:
При дегидрировании 1 м³ бутана можно получить примерно 1974 г бутадиена, учитывая выход 88%.
Если есть дополнительные вопросы или нужен более детальный расчет, скажи!
