Номер 299, страница 76 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

299. Какая масса 2-метилбутана потребуется для получения изопрена массой $32,64$ г, если выход реакции дегидрирования составляет $80$ %?

Дано:

$m_{практ}(C_5H_8) = 32,64 \text{ г}$
$\eta = 80 \% = 0,8$

Найти:

$m(C_5H_{12}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции дегидрирования 2-метилбутана с образованием изопрена (2-метилбутадиена-1,3):

$C_5H_{12} \xrightarrow{t, kat} C_5H_8 + 2H_2$

Из уравнения следует, что из 1 моль 2-метилбутана теоретически образуется 1 моль изопрена.

2. Рассчитаем молярные массы 2-метилбутана ($C_5H_{12}$) и изопрена ($C_5H_8$):

$M(C_5H_{12}) = 5 \cdot Ar(C) + 12 \cdot Ar(H) = 5 \cdot 12 + 12 \cdot 1 = 72 \text{ г/моль}$

$M(C_5H_8) = 5 \cdot Ar(C) + 8 \cdot Ar(H) = 5 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 68 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (моль) практически полученного изопрена:

$\nu_{практ}(C_5H_8) = \frac{m_{практ}(C_5H_8)}{M(C_5H_8)} = \frac{32,64 \text{ г}}{68 \text{ г/моль}} = 0,48 \text{ моль}$

4. Вычислим теоретически возможное количество вещества изопрена, которое можно было бы получить при 100% выходе реакции. Формула для выхода реакции: $\eta = \frac{\nu_{практ}}{\nu_{теор}}$.

$\nu_{теор}(C_5H_8) = \frac{\nu_{практ}(C_5H_8)}{\eta} = \frac{0,48 \text{ моль}}{0,8} = 0,6 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества 2-метилбутана, вступившего в реакцию, равно теоретическому количеству вещества полученного изопрена:

$\nu(C_5H_{12}) = \nu_{теор}(C_5H_8) = 0,6 \text{ моль}$

6. Найдем массу 2-метилбутана, которая потребовалась для реакции:

$m(C_5H_{12}) = \nu(C_5H_{12}) \cdot M(C_5H_{12}) = 0,6 \text{ моль} \cdot 72 \text{ г/моль} = 43,2 \text{ г}$

Ответ: для получения 32,64 г изопрена потребуется 43,2 г 2-метилбутана.