Question

7. Смесь циклогексена и циклогексана может обесцветить 320 г 10%-ного раствора брома в . Определите массовые доли углеводородов в смеси, если известно, что при ее полном дегидрировании с образованием бензола выделяется водород в количестве, достаточном для исчерпывающего гидрирования 11,2 л (н.у.) бутадиена.

Answer 1

№7. Дано:

C₄H₆ (бутадиен) - 11,2 литра

CCl₄ (раствор брома) - 320 грамм 10%-ного раствора

C₆H₁₀ (циклогексен, массовая доля) - ?

C₆H₁₂ (циклогексан, массовая доля) - ?

Найти:

Массовые доли углеводородов в смеси

Решение:

Cоставляем уравнения реакций:

1. C₆H₁₀ + Br₂ --(CCl₄) --> C₆H₁₀Br₂

2. C₆H₁₀ --(Cr₂O₃, t°) --> C₆H₆ + 2H₂

3. C₆H₁₂ --(Cr₂O₃, t°) --> C₆H₆ + 3H₂

4. C₄H₆ + 2H₂ --(Ni, t°) --> C₄H₁₀

Находим количество брома:

V(Br₂) = 320 грамм * 0,1 : 160 грамм/моль = 0,2 моль.

Количество циклогексена по уравнению такое же, т.е. V(C₆H₁₀) = 0,2 моль.

Находим массу циклогексена:

m(C₆H₁₀) = 0,2 моль * 82 грамма/моль = 16,4 грамма

Находим количество бутадиена:

v(C₄H₆) = 11,2 литра : 22,4 литра/моль = 0,5 моль

Количество водорода, требующееся для гидрирования бутадиена, по уравнению 4 в два раза больше, т.е. v(H₂) = 1 моль

Количество водорода, которое выделяется при дегидрировании циклогексена, по уравнению 2 в два раза больше, т.е. V₁(H₂) = 0,4 моль

Количество водорода, которое выделяется при дегидрировании циклогексана, равно V₂(H₂) = 1 моль - 0,4 моль = 0,6 моль

Количество циклогексана по уравнению 3 в три раза меньше, т.е. V(C₆H₁₂) = 0,2 моль

Находим массу циклогексана:

m(C₆H₁₂) = 0,2 моль * 84 грамм/моль = 16,8 грамм.

Общая масса смеси равна m = 16,4 грамма + 16,8 грамма = 33,2 грамма.

Находим массовые доли:

w(C₆H₁₀) = 16,4 грамма : 33,2 грамма = 0,494 = 49,4%

w(C₆H₁₂) = 50,6%

Ответ: Массовая доля циклогексена C6H10 в смеси углеводородов = 49,4%, массовая доля циклогексана в смеси углеводородов = 50,6%.

Answer 2

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать химические реакции и уравнения.

1. Сначала определим количество брома, которое может обесцветить смесь циклогексена и циклогексана. Обозначим массовую долю циклогексана как x, тогда массовую долю циклогексена можно представить как (1 - x).

2. Найдем количество молей брома (Br2), требующихся для окисления всех углеводородов в смеси: Масса брома = 320 г Концентрация 10%-ного раствора брома означает, что в 100 г раствора содержится 10 г брома. Количество молей брома = Масса брома / Молярная масса Br2 = 320 г / 159.808 g/mol ≈ 2 моль

3. Запишем реакцию полного дегидрирования циклогексена и циклогексана с образованием бензола и водорода:

n(C6H12) + n(C6H10) → C6H6 + n(H2)

4. Далее, рассмотрим реакцию исчерпывающего гидрирования бутадиена (C4H6):

C4H6 + 2H2 → C6H12

Из уравнения видно, что для исчерпывающего гидрирования 1 моль бутадиена требуется 2 моля водорода.

5. Сравним количество молей образовавшегося водорода из реакции полного дегидрирования углеводородов (n(H2)) с количеством молей водорода, требуемым для исчерпывающего гидрирования бутадиена:

n(H2) = 11.2 л (н.у.) / 22.4 л/моль (объем 1 моль водорода при нормальных условиях) n(H2) = 0.5 моль

6. Теперь, найдем количество молей циклогексена и циклогексана в смеси, зная, что при полном дегидрировании выделилось 0.5 моль водорода:

n(H2) из циклогексена = n(C6H12) n(H2) из циклогексана = n(C6H10)

n(C6H12) + n(C6H10) = 0.5 моль

7. Теперь перейдем к вычислению массовых долей циклогексена и циклогексана в смеси:

Молярная масса циклогексена (C6H12) = 12.01 * 6 + 1.01 * 12 ≈ 84.18 г/моль Молярная масса циклогексана (C6H10) = 12.01 * 6 + 1.01 * 10 ≈ 82.15 г/моль

Массовая доля циклогексена (x) = (Молярная масса циклогексена * n(C6H12)) / (Молярная масса циклогексена * n(C6H12) + Молярная масса циклогексана * n(C6H10))

Массовая доля циклогексана (1 - x) = 1 - x

Подставим значения:

x ≈ (84.18 * n(C6H12)) / (84.18 * n(C6H12) + 82.15 * n(C6H10)) x ≈ (84.18 * 0.5 моль) / (84.18 * 0.5 моль + 82.15 * 0.5 моль) x ≈ 0.506

Массовая доля циклогексена ≈ 0.506 Массовая доля циклогексана ≈ 1 - 0.506 ≈ 0.494

Таким образом, массовая доля циклогексена в смеси составляет приблизительно 50.6%, а массовая доля циклогексана около 49.4%.