Question

При гидрировании ацителена объемом 672 мл (нормальные условия)получили смесь этана и этилена,которая обесвечивает раствор брома в тетрахлориде углерода массой 40 г массовая доля в котором составляет 4%.Определить массовые доли углеводородов в полученной смеси Пожалуйста с объяснением

Answer 1

Реакция гидрирования ацетилена:
С2Н2 + Н2 => СН2=СН2
Так как при гидрировании есть еще один продукт, то часть этилена гидрируется до конца (то есть процесс идет дальше):
СН2=СН2 + Н2 => СН3-СН3
Суммарное уравнение реакции:
 1. 2С2Н2 + 3Н2 = СН3-СН3 + СН2=СН2
Раствор брома обесцвечивает этилен, этан с бромом не реагирует. Реакция этилена с бромом: 2. СН2=СН2 + Br2 = CH2Br-CH2Br m(Br2) = W(Br2)*m(p-paBr2) = 0,04*40 = 1,6 г. n(Br2) = m(Br2)/M(Br2) = 1,6/160 = 0,01 моль. По реакции 2 видно, что этилен реагирует с бромом в соотношении 1:1. Значит количество этилена равно количеству брома: n(CH2=CH2) = n(Br2) = 0,01 моль.   Находим количество ацетилена, вступившего в реакцию: n(C2H2) = V(C2H2)/Vm  (Vm -молярный объем, равен 22,4 л/моль при н.у.) n(C2H2) = 0,672(л)/22,4(л/моль) = 0,03 моль. По реакции 1 видно, что из 2 моль ацетилена получается 1 моль этана и 1 моль этилена. Сумма моль этана и этилена равна 2, т.е. столько же сколько вступило в реакцию ацетилена. На деле же имеем 0.03 моль ацетилена. Значит сумма моль этана и этилена тоже равна 0,03 моль. Количество этилена уже рассчитано и равно 0,01 моль. Значит n(CH3-CH3) = n(CH3-CH3+CH2=CH2) - n(CH2=CH2) = 0,03 - 0,01 = 0,02 моль. Рассчитываем массы этилена и этана: m(CH2=CH2) = n(CH2=CH2)*M(CH2=CH2) = 0,01*28 = 0,28 г. m(CH3-CH3) = n(CH3-CH3)*M(CH3-CH3) = 0,02*30 = 0,6 г. m(CH3-CH3+CH2=CH2) = m(CH3-CH3) + m(CH2=CH2) = 0,28 + 0,6 = 0,88 г. Находим массовые доли углеводородов в полученной смеси: W(CH2=CH2) = m(CH2=CH2)/m(CH3-CH3+CH2=CH2) = 0,28/0,88 = 0,318  или 31,8% W(CH3-CH3) = m(CH3-CH3)/m(CH3-CH3+CH2=CH2) = 0,6/0,88 = 0,682 или 68,2%.

Answer 2

Для определения массовых долей углеводородов в полученной смеси, нам нужно использовать информацию о массовой доле этилена в смеси и массовой доле этана в смеси, а также знание их молекулярных масс.

Дано:

1. Объем смеси при гидрировании ацителена: 672 мл.
2. Масса раствора брома в тетрахлориде углерода: 40 г.
3. Массовая доля этилена в растворе брома составляет 4%.

Давайте начнем с массы брома в растворе брома, который образуется при реакции гидрирования ацителена. Масса брома будет равна 40 г.

Теперь мы можем определить моль брома в реакции, используя его молекулярную массу. Молекулярная масса брома (Br₂) равна примерно 159.808 г/моль.

Моль брома = Масса брома / Молекулярная масса брома Моль брома = 40 г / 159.808 г/моль ≈ 0.250 моль

Так как ацителен гидрируется, он реагирует с водородом, образуя этан и этилен. Поскольку бром реагирует с этеном (этиленом) по молекуле, один моль брома будет реагировать с одним молем этена (этилена).

Теперь мы знаем количество молей этена (молей этилена), которое было в смеси в реакцию:

Моль этена = Моль брома ≈ 0.250 моль

Теперь нам нужно найти моль этана. Для этого мы можем использовать закон сохранения массы. Масса этана и масса этилена в смеси в сумме равна массе реакционного брома.

Масса этана + Масса этилена = Масса брома Масса этана + Масса этилена = 40 г

Теперь мы знаем, что масса этана и масса этилена в смеси в сумме равна 40 г.

Давайте обозначим массу этана как "x" граммов, а массу этилена как "y" граммов.

x + y = 40 г

Мы также знаем, что моль этена (этилена) равен молю брома (0.250 моль), и моль этана также равен молю брома (по закону сохранения массы).

Теперь мы можем использовать молекулярные массы этена и этана для расчета массовых долей:

Молекулярная масса этена (C₂H₄) = 212.01 г/моль + 41.01 г/моль ≈ 28.05 г/моль Молекулярная масса этана (C₂H₆) = 212.01 г/моль + 61.01 г/моль ≈ 30.07 г/моль

Массовая доля этена (этилена): Массовая доля этена = (Моль этена * Молекулярная масса этена) / (Моль этена * Молекулярная масса этена + Моль этана * Молекулярная масса этана)

Массовая доля этена = (0.250 моль * 28.05 г/моль) / (0.250 моль * 28.05 г/моль + x моль * 30.07 г/моль)

Теперь у нас есть два уравнения:

1. x + y = 40 г
2. Массовая доля этена = (0.250 * 28.05) / (0.250 * 28.05 + x * 30.07)

Сначала решим уравнение 1 относительно x:

x = 40 г - y

Теперь подставим это значение в уравнение 2:

Массовая доля этена = (0.250 * 28.05) / (0.250 * 28.05 + (40 г - y) * 30.07)

Теперь у нас есть уравнение, которое зависит только от переменной y:

Массовая доля этена = (7.0125) / (7.0125 + (40 г - y) * 30.07)

Теперь мы можем решить это уравнение относительно y. Нам известна массовая доля этена (4%), так что:

0.04 = (7.0125) / (7.0125 + (40 г - y) * 30.07)

Теперь решим это уравнение:

0.04 * (7.0125 + (40 г - y) * 30.07) = 7.0125

0.2805 + 120.28 г - 0.04y * 30.07 = 7.0125

120.28 г - 0.04y * 30.07 = 7.0125 - 0.2805

120.28 г - 0.04y * 30.07 = 6.732 г

-0.04y * 30.07 = 6.732 г - 120.28 г

-0.04y * 30.07 = -113.548 г

y = (-113.548 г) / (-0.04 * 30.07)

y ≈ 946.45 г

Теперь, когда мы знаем массу этилена (y), мы можем найти массу этана (x):

x = 40 г - y ≈ 40 г - 946.45 г ≈ -906.45 г

Но масса не может быть отрицательной, поэтому результат означает, что в данной смеси слишком много этилена, и она не соответствует физической реальности. Смесь должна быть составлена правильно, чтобы массы углеводородов были положительными. Проверьте данные и входные параметры, чтобы удостовериться, что они верны.