Какова масса ацетилена, образовавшегося из этилена, и каков выход продукта реакции дегидрирования, если 100 л этилена

Puteshestvennik_Vo_Vremeni

70

Для решения этой задачи нам понадобится информация о реакции дегидрирования этилена.

Реакция дегидрирования этилена можно представить следующим образом:

\[C_2H_4 \rightarrow C_2H_2 + H_2\]

Согласно этому уравнению, каждая молекула этилена (C2H4) будет превращаться в одну молекулу ацетилена (C2H2) и одну молекулу водорода (H2).

Для начала, нам нужно определить количество молекул этилена, содержащихся в 100 л (н.у.) газа. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

где P - давление газа, V - его объем, n - количество молекул газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в абсолютных единицах.

Поскольку объем газа дан в литрах, давление и температура в нормальных условиях (н.у.) значит, что давление равно 1 атмосфере, а температура равна 273,15 К.

Таким образом, у нас есть следующая информация:

P = 1 атмосфера

V = 100 л

T = 273,15 К

R = 0,0821 л * атм / (моль * К)

Подставляя эти значения в уравнение и решая его относительно n, мы получим количество молекул этилена:

\[n = \frac{{PV}}{{RT}}\]

\[n = \frac{{1 \cdot 100}}{{0,0821 \cdot 273,15}}\]

После вычислений получаем:

\[n \approx 4,376 моль\]

Теперь, чтобы найти массу ацетилена (C2H2), который образовался из этилена (C2H4), мы должны узнать, сколько молекул ацетилена образуется для каждой молекулы этилена. Коэффициент пропорциональности, в данном случае, равен 1.

Следовательно, масса ацетилена будет равна массе этилена, умноженной на отношение молекулярных масс этилена и ацетилена. Из химической формулы известно, что молекулярная масса этилена (C2H4) равна 28 г/моль, а молекулярная масса ацетилена (C2H2) равна 26 г/моль.

Выполняя вычисления, получаем:

\[Масса\ ацетилена = Масса\ этилена \cdot \frac{{Молекулярная\ масса\ этилена}}{{Молекулярная\ масса\ ацетилена}}\]

\[Масса\ ацетилена = 4,376 \cdot 28 \cdot \frac{26}{28}\]

\[Масса\ ацетилена \approx 4,065\ г\]

Теперь давайте рассчитаем выход продукта реакции дегидрирования, то есть отношение массы ацетилена к массе этилена.

\[Выход = \frac{{Масса\ ацетилена}}{{Масса\ этилена}}\]

\[Выход = \frac{{4,065}}{{4,376}}\]

\[Выход \approx 0,928\]

Следовательно, масса ацетилена, образовавшегося из этилена, составляет примерно 4,065 г, а выход продукта реакции дегидрирования равен около 0,928 (или 92,8%).