Какое количество граммов бутана необходимо для синтеза 80 г 1,3-бутадиена и 5,6 л водорода (при нормальных условиях)?

Сквозь_Холмы

31

Для решения данной задачи, нам необходимо учесть стехиометрические соотношения между реагентами.

1,3-бутадиен имеет молекулярную массу равную \(C_4H_6 = 4\cdot12 + 6\cdot 1 = 54\) г/моль.

Водород имеет молекулярную массу равную \(H_2 = 2\cdot 1 = 2\) г/моль.

Согласно химическому уравнению синтеза 1,3-бутадиена, молярное соотношение между 1,3-бутадиеном и водородом составляет 1:3. Это означает, что для синтеза 1 моля 1,3-бутадиена необходимо 3 моля водорода.

Теперь давайте рассчитаем количество молей водорода:

\[
V = 5,6 \, л = 5600 \, мл
\]

Используя формулу идеального газа:

\[
PV = nRT
\]

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

При нормальных условиях (0°C и 1 атм), давление равно 1 атм, универсальная газовая постоянная \(R = 0,0821 \) атм·л/(моль·К), а температура в Кельвинах составляет \(T = 273,15 + 0 = 273,15 \) К.

Теперь рассчитаем количество молей водорода:

\[
n = \frac{PV}{RT} = \frac{1 \cdot 5600}{0,0821 \cdot 273,15} \approx 242,6 \, моль
\]

Таким образом, для синтеза 80 г 1,3-бутадиена и 5,6 л водорода, необходимо 242,6 моль водорода.

Теперь рассчитаем массу бутана, используя молярные соотношения:

Молярная масса бутана равна \(C_4H_{10} = 4\cdot 12 + 10\cdot 1 = 58 \) г/моль.

Согласно химическому уравнению синтеза бутана, молярное соотношение между 1,3-бутадиеном и бутаном составляет 1:1. Это означает, что для синтеза 1 моля 1,3-бутадиена необходимо 1 моль бутана.

Теперь рассчитаем количество молей бутана:

\[
n = \frac{{80 \, г}}{{58 \, г/моль}} \approx 1,38 \, моль
\]

Таким образом, для синтеза 80 г 1,3-бутадиена и 5,6 л водорода, необходимо примерно 1,38 моль бутана.

Наконец, рассчитаем массу бутана:

\[
m = n \cdot M = 1,38 \, моль \cdot 58 \, г/моль \approx 80 \, г
\]

Таким образом, для синтеза 80 г 1,3-бутадиена и 5,6 л водорода (при нормальных условиях), необходимо примерно 80 г бутана.