Question

Какой объем водорода (н. у.) необходим для полного гидрирования 24,5 г метилциклобутана?

Answer 1

CH3-CH(CH2)3 + H2 -> CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
n( CH3-CH(CH2)3 ) = m / M = 24,5 г / 70 г/моль = 0,35 моль
n(H2) = n( CH3-CH(CH2)3 )
V(H2) = n * Vm = 0,35 моль * 22,4 л/моль = 7,84 л
Ответ: для полного гидрирования метилциклобутана потребуется 7,84 литра

Answer 2

Для решения этой задачи нужно использовать мольные соотношения в химии. Уравнение химической реакции гидрирования метилциклобутана (C₇H₁₄) представляется следующим образом:

C₇H₁₄ + xH₂ → C₇H₁₄H₂

Где x - количество молекул водорода, необходимых для полного гидрирования одной молекулы метилциклобутана.

Для метилциклобутана (C₇H₁₄) молекулярная масса равна приблизительно 98 г/моль. Таким образом, молярная масса метилциклобутана равна молекулярной массе углерода (12 г/моль) умноженной на количество атомов углерода в молекуле (7), плюс молекулярная масса водорода (1 г/моль) умноженная на количество атомов водорода в молекуле (14):

\[ 12 \times 7 + 1 \times 14 = 98 \, \text{г/моль}. \]

Теперь мы можем использовать это значение, чтобы рассчитать количество молекул метилциклобутана в 24,5 г:

\[ \text{Количество молекул} = \frac{\text{Масса вещества}}{\text{Молярная масса}} = \frac{24,5 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}}. \]

Теперь, учитывая уравнение реакции гидрирования, мы знаем, что каждая молекула метилциклобутана требует x молекул водорода для полного гидрирования. Таким образом, общее количество молекул водорода, необходимых для реакции, будет равно:

\[ \text{Общее количество молекул водорода} = x \times \text{Количество молекул метилциклобутана}. \]

Далее, для каждой молекулы метилциклобутана требуется 1 молекула водорода. Таким образом, x равно 1, и общее количество молекул водорода равно количеству молекул метилциклобутана. Мы уже рассчитали количество молекул метилциклобутана:

\[ \text{Общее количество молекул водорода} = \frac{24,5 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}}. \]

Теперь, чтобы рассчитать объем водорода при нормальных условиях (н.у.), мы используем уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), где P - давление, V - объем, n - количество молекул газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в кельвинах.

Для газов при н.у. \(T = 273,15 \, \text{K}\), \(P = 1 \, \text{атм}\), а R равна \(0,0821 \, \text{л} \cdot \text{атм} / (\text{моль} \cdot \text{K})\).

Таким образом, объем водорода можно рассчитать следующим образом:

\[ V = \frac{\text{Общее количество молекул водорода} \cdot R \cdot T}{P}. \]

Подставим известные значения:

\[ V = \frac{\frac{24,5 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \cdot 0,0821 \, \text{л} \cdot \text{атм} / (\text{моль} \cdot \text{K}) \cdot 273,15 \, \text{K}}{1 \, \text{атм}}. \]

После расчетов, можно получить значение объема водорода при нормальных условиях, необходимого для полного гидрирования 24,5 г метилциклобутана.