Какой максимальный объем водорода (н.у.) потребуется для каталитического гидрирования 6,8 г пентадиена-1,3
Давайте разберемся с задачей пошагово. У нас есть задача: найти максимальный объем водорода (при нормальных условиях), необходимый для гидрирования 6,8 г пентадиена-1,3.
Что такое пентадиен-1,3?
Пентадиен-1,3 — это диен с пятью атомами углерода и двумя двойными связями в позициях 1 и 3. Его структурная формула:
\[
CH_2=CH-CH=CH-CH_3
\]
На основе названия можно понять, что это 1,3-пентадиен — оба двойных связки находятся в позициях 1 и 3.
Шаг 1: Записать молекулярную массу пентадиена-1,3
Рассчитаем молекулярную массу:
- Углерод (C): 12,0 у.е.
- Водород (H): 1,0 у.е.
Молекула: \[ C_5H_6 \] так как у пентадиена 5 атомов углерода и 6 атомов водорода (два двойных связки заменяют 4 водорода по сравнению с пентаном).
Проверим:
- Пентиен обладает 5 углеродами. В исходном пентане (C5H12), добавление двух двойных связей уменьшает число водородов на 4 (так как двойная связь заменяет два одинарные, каждый водород на углероде).
- В молекуле пентадиена: C5H6, что соответствует: (5×12) + (6×1) = 60 + 6 = 66 г/моль.
Шаг 2: Написать уравнение гидрирования
Гидрирование пентадиена-1,3 — это присоединение водорода к двойным связям, превращая их в одинарные.
Общая реакция:
\[
C_5H_6 + H_2 \rightarrow C_5H_{12}
\]
где:
- Пентадиен-1,3 — это диен, содержащий 2 двойные связи.
- Каждая двойная связь при гидрировании присоединяет по 1 молекуле H2, чтобы получить одинарные связи.
Общий баланс:
- Для гидрирования двух двойных связей потребуются 2 молекулы водорода (H2).
Шаг 3: Определить массу водорода, необходимую для гидрирования 6,8 г пентадиена
- Молярная масса пентадиена-1,3: 66 г/моль.
- Масса пентадиена: 6,8 г.
Найдем число молей пентадиена:
\[
n_{пентадиен} = \frac{6,8\,г}{66\,г/моль} \approx 0,103\,моль
\]
- Для гидрирования двух двойных связей требуется 2 молекулы H2 на 1 моль пентадиена.
- Значит, для 0,103 моль пентадиена потребуется:
\[ n_{H_2} = 2 \times 0,103 \approx 0,206\,моль \]
Шаг 4: Рассчитаем объем водорода при нормальных условиях
- Объем 1 моль газа при н.у. обычно равен 22,4 литра.
- Тогда объем гидрогена:
\[ V_{H_2} = 0,206\,моль \times 22,4\,л/моль \approx 4,6\,л \]
Ответ:
Максимальный объем водорода, необходимый для гидрирования 6,8 г пентадиена-1,3, составляет примерно 4,6 литров при нормальных условиях.
