Какова массовая доля бутена-1 в исходной смеси объемом 0.896 дм³ (н.у.), способной прореагировать с водным раствором

Звонкий_Спасатель

29

Данная задача является примером задачи по органической химии. Давайте разберемся пошагово:

1. Вначале необходимо определить количество вещества бутена-1 (C₄H₈) в смеси. Для этого воспользуемся уравнением состава смеси и данных о ее объеме. Объем смеси составляет 0.896 дм³ (нормальные условия).

2. Далее, для определения количества вещества брома (Br₂) в водном растворе, используем данные о его массе, равной 48.0 г, и процентном содержании брома в растворе.

3. Поскольку исходная смесь будет полностью реагировать с водным раствором, количество брома, которое реагирует с бутеном-1, должно быть равно количеству брома в растворе.

4. Зная количество вещества бутена-1 и брома, мы можем вычислить массовую долю бутена-1 в исходной смеси.

Давайте проанализируем каждый шаг подробнее:

Шаг 1: Определение количества вещества бутена-1
Уравнение состава бутена-1: C₄H₈
Известно, что объем смеси составляет 0.896 дм³ (н.у.).
Чтобы определить количество вещества бутена-1, мы можем использовать формулу: n = V/Vm,
где n - количество вещества, V - объем смеси, Vm - молярный объем вещества.

Молярный объем Vm может быть вычислен по формуле: Vm = V0/N,
где V0 - объем под стандартными условиями (н.у.), N - число молей вещества.

Молярный объем Vm для идеального газа при нормальных условиях составляет 22.4 дм³/моль.
Таким образом, Vm = 22.4 дм³/моль.

Подставив значения в формулу, получим: n = 0.896 дм³ / 22.4 дм³/моль = 0.04 моль.
Таким образом, количество вещества бутена-1 в смеси составляет 0.04 моль.

Шаг 2: Определение количества вещества брома
Известно, что масса водного раствора с бромом составляет 48.0 г.
Также дано процентное содержание брома в растворе (можно предположить, что раствор состоит только из Br₂).

Для определения количества вещества брома (Br₂) мы можем использовать формулу: m = n * M,
где m - масса вещества, n - количество вещества, M - молярная масса вещества.

Найдем молярную массу брома (Br₂). Молярная масса брома равна двойной молярной массе брома. По таблице молярных масс элементов, молярная масса брома (Br) составляет около 79.90 г/моль. Таким образом, молярная масса брома (Br₂) составляет 2 * 79.90 г/моль = 159.80 г/моль.

Теперь, зная молярную массу, мы можем вычислить количество вещества брома:
n = m / M = 48.0 г / 159.80 г/моль = 0.300 моль.

Таким образом, количество вещества брома в растворе составляет 0.300 моль.

Шаг 3: Реакция между бутеном-1 и бромом
Известно, что исходная смесь полностью реагирует с водным раствором, поэтому количество брома, которое реагирует с бутеном-1, должно быть равно количеству брома в растворе.

Таким образом, количество брома, реагирующего с бутеном-1, составляет 0.300 моль.

Шаг 4: Определение массовой доли бутена-1
Массовая доля определяется как отношение массы вещества к общей массе смеси.
Массовая доля бутена-1 может быть вычислена по формуле: X = m₁ / (m₁ + m₂) * 100%,
где X - массовая доля, m₁ - масса бутена-1, m₂ - масса брома.

Мы уже определили количество вещества бутена-1 (0.040 моль) и брома (0.300 моль).
Теперь мы можем вычислить их массы, используя формулу m = n * M.

Масса бутена-1 (m₁) = 0.040 моль * молярная масса бутена-1
Масса брома (m₂) = 0.300 моль * молярная масса брома

Из таблицы молярных масс элементов, молярная масса бутена-1 (C₄H₈) составляет около 56.11 г/моль.

Теперь можно рассчитать массы:
m₁ = 0.040 моль * 56.11 г/моль = 2.24 г (масса бутена-1)
m₂ = 0.300 моль * 159.80 г/моль = 47.94 г (масса брома)

Теперь мы можем вычислить массовую долю бутена-1:
X = 2.24 г / (2.24 г + 47.94 г) * 100% = 4.47%

Таким образом, массовая доля бутена-1 в исходной смеси объемом 0.896 дм³ (н.у.) составляет 4.47%.