Сколько литров пропана нужно взять, чтобы получить 80 литров пропилена при выходе продукта в 95%?

Золотой_Орел

62

Для решения этой задачи, нам нужно использовать концепцию стехиометрии и процентного выхода продукта. Для начала, давайте разберемся, что такое стехиометрия.

Стехиометрия - это раздел химии, который изучает количественные соотношения между реагентами и продуктами в химической реакции. В данной задаче у нас имеется следующая реакция:
\[C_3H_8 \rightarrow C_3H_6 + H_2\]
Где \(C_3H_8\) - пропан, \(C_3H_6\) - пропилен, \(H_2\) - водород.

Теперь давайте рассчитаем, сколько моль пропана необходимо для получения 80 литров пропилена. Для этого нам нужно знать молярную массу каждого вещества:
Молярная масса пропана (\(C_3H_8\)) = 44 г/моль
Молярная масса пропилена (\(C_3H_6\)) = 42 г/моль

Давайте выразим количество моль пропилена, используя данную информацию:
\[\text{количество моль пропилена} = \frac{\text{масса пропилена}}{\text{молярная масса пропилена}}\]

Дано, что выход продукта составляет 95%, значит 95% от 80 литров будет считаться массой пропилена. Для этого также нужно знать плотность пропилена, чтобы перевести объем в массу. По справочным данным, плотность пропилена равна 0,67 г/мл.

Давайте рассчитаем массу пропилена:
\[\text{масса пропилена} = \text{объем пропилена} \times \text{плотность пропилена}\]
\[\text{масса пропилена} = 80 \times 0,67\]

Теперь, когда у нас есть масса пропилена и молярная масса пропилена, мы можем рассчитать количество моль пропилена:
\[\text{количество моль пропилена} = \frac{80 \times 0,67}{42}\]

Следующий шаг - установить соотношение между количеством молекул пропана и пропилена на основе сбалансированного уравнения реакции. В сбалансированном уравнении реакции у нас определенное количество молекул пропана и пропилена.

В данной реакции, коэффициенты между пропаном и пропиленом равны 1:1. Это означает, что 1 моль пропана соответствует 1 моль пропилена.

Теперь мы преобразуем количество моль пропиленовой массы в количество молей пропана:
\[\text{количество моль пропана} = \text{количество моль пропилена}\]

Теперь, когда у нас есть количество моль пропана, мы можем рассчитать массу пропана, используя молярную массу пропана:
\[\text{масса пропана} = \text{количество моль пропана} \times \text{молярная масса пропана}\]

Итак, подставим все значения и рассчитаем:
\[\text{масса пропана} = \left(\frac{80 \times 0,67}{42}\right) \times 44\]

Расчет даст нам значение массы пропана, необходимого для получения 80 литров пропилена при выходе продукта в 95%.
Давайте рассчитаем эту величину численно:
\[\text{масса пропана} = \left(\frac{80 \times 0,67}{42}\right) \times 44 \approx 111,24 \text{ г}\]

Итак, чтобы получить 80 литров пропилена при выходе продукта в 95%, необходимо взять примерно 111,24 грамма пропана.