Каким образом можно получить диметилциклогексан химическим путем? Какой объем водорода при нормальных условиях

Для получения диметилциклогексана используется одно из самых распространенных методов - циклогексан добавляется к циклогексену в присутствии платинового катализатора при повышенной температуре и давлении. Реакция происходит по следующему уравнению:

\[C_6H_{12} + H_2 \rightarrow C_{12}H_{24}\]

Теперь давайте рассмотрим вторую часть задачи - определение объема водорода при н.у. (нормальных условиях) необходимого для получения 22,4 г диметилциклогексана при использовании о-ксилола и превышении водорода в два раза.

Первым шагом будем искать количество вещества (в молях) диметилциклогексана. Для этого используем молярную массу диметилциклогексана, которая составляет 168 г/моль (необходимо заключить значение в формулы Latex для удобства чтения).

Для определения количества вещества можно использовать формулу:

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

где \(n\) - количество вещества в молях, \(m\) - масса вещества в граммах, \(M\) - молярная масса вещества в г/моль.

Подставим известные значения в формулу:

\[n = \frac {22.4 \ г} {168 \text{ г/моль}}\]

\[n \approx 0.133 \ моль\]

Теперь, чтобы определить количество водорода, используем уравнение реакции, в котором коэффициент стехиометрии для водорода равен 1:

\[C_6H_{12} + H_2 \rightarrow C_{12}H_{24}\]

Это значит, что на каждый 1 моль циклоалкана требуется 1 моль водорода. Так как у нас имеется превышение водорода в два раза, то необходимое количество водорода будет вдвое больше количества по эквивалентам:

\[n_{H_2} = 2 \cdot n_{C_6H_{12}}\]

Подставим известные значения:

\[n_{H_2} = 2 \cdot 0.133 \ моль\]

\[n_{H_2} = 0.266 \ моль\]

Наконец, чтобы определить объем водорода, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[V = n \cdot V_m\]

где \(V\) - объем газа, \(n\) - количество вещества в газе, \(V_m\) - молярный объем вещества.

Молярный объем вещества можно определить по формуле:

\[V_m = 22.4 \ \frac {л} {моль}\]

Подставим известные значения:

\[V = 0.266 \ моль \cdot 22.4 \ \frac {л} {моль}\]

\[V \approx 5.96 \ л\]

Таким образом, объем водорода при н.у. (нормальных условиях) необходимый для получения 22,4 г диметилциклогексана при использовании о-ксилола и превышении водорода в два раза составляет около 5,96 литров.