Каким образом формируется циклический эфир (тетрагидрофуран) при проведении гидрирования фурана? Преобразовывается

При проведении гидрирования фурана происходит циклическое преобразование этого соединения в тетрагидрофуран (ЦГФ). В реакции молекулы фурана реагируют с молекулами водорода, образуя молекулы тетрагидрофурана.

Уравнение реакции гидрирования фурана можно записать следующим образом:

\[ \ce{C4H4O + 2H2 -> C4H8O} \]

Таким образом, одна молекула фурана реагирует с двумя молекулами водорода, образуя одну молекулу тетрагидрофурана.

Теперь рассмотрим вычисления. У нас есть дано: масса фурана \(144 \, \text{г}\) и объем водорода \(100 \, \text{л}\). Для расчета массы тетрагидрофурана, который можно получить, нам необходимо сначала определить количество вещества фурана, а затем использовать соотношение стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

1. Рассчитаем количество вещества фурана. Для этого воспользуемся формулой:

\[ n = \frac{m}{M} \]

где \( n \) - количество вещества, \( m \) - масса вещества, \( M \) - молярная масса вещества.

Молярная масса фурана равна \( 68 \, \text{г/моль} \) (см. периодическую таблицу элементов), поэтому:

\[ n_{\text{фурана}} = \frac{144 \, \text{г}}{68 \, \text{г/моль}} \]

2. Рассчитаем количество вещества водорода. Для этого также используем формулу:

\[ n = \frac{V}{V_m} \]

где \( V \) - объем, \( V_m \) - молярный объем газа (который при нормальных условиях равен \( 22,4 \, \text{л/моль} \)).

\[ n_{\text{водорода}} = \frac{100 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \]

3. Найдем наименьшее количество вещества, используя коэффициенты стехиометрии из уравнения реакции. В данном случае, по уравнению выше, стехиометрический коэффициент между фураном и тетрагидрофураном равен 1:1.

Так как фурана больше, он ограничивает количество продукта.

4. Определим массу тетрагидрофурана. Для этого воспользуемся формулой:

\[ m = n \times M \]

где \( m \) - масса, \( n \) - количество вещества, \( M \) - молярная масса.

Молярная масса тетрагидрофурана \( C_4H_8O \) равна \( 72 \, \text{г/моль} \) (см. периодическую таблицу элементов), поэтому:

\[ m_{\text{тетрагидрофурана}} = n_{\text{фурана}} \times M_{\text{тетрагидрофурана}} \]

Таким образом, подставим значения и вычислим массу тетрагидрофурана:

\[ m_{\text{тетрагидрофурана}} = \frac{144 \, \text{г}}{68 \, \text{г/моль}} \times 72 \, \text{г/моль} \]

Обратите внимание, что мольные массы фурана и тетрагидрофурана используются для оценки количества вещества, а затем на основе этих количеств веществ мы определяем массу продукта гидрирования.

Выполним расчет:

\[ m_{\text{тетрагидрофурана}} = 2 \times 72 \, \text{г} = 144 \, \text{г} \]

Следовательно, при реакции гидрирования \(144 \, \text{г}\) фурана превращаются в \(144 \, \text{г}\) тетрагидрофурана. Весь фуран в данной реакции будет использован, а это значит, что фуран будет преобразован полностью.