Какое количество граммов бутана необходимо для синтеза 80 г 1,3-бутадиена и 5,6 л водорода (при нормальных условиях

Чтобы решить эту задачу, нам нужно сначала определить, какое количество бутана требуется для синтеза 80 г 1,3-бутадиена и 5,6 л водорода.

1. Рассмотрим сначала синтез 1,3-бутадиена. Для этого нам понадобятся данные о его структуре и молярной массе. Молярная масса 1,3-бутадиена равна сумме массы атомов углерода и водорода в молекуле. Если посмотреть на структуру 1,3-бутадиена, то заметим, что в нем 4 атома углерода и 6 атомов водорода. Соответственно, молярная масса равна:

\[ M_{1,3-бутадиена} = (4 \times M_{C}) + (6 \times M_{H}) \]

где \( M_{C} \) - масса атома углерода, а \( M_{H} \) - масса атома водорода.

Значения массы атомов углерода и водорода можно найти в периодической таблице элементов. Примерно:

\[ M_{C} = 12.01 \, \text{г/моль} \]
\[ M_{H} = 1.008 \, \text{г/моль} \]

Таким образом, молярная масса 1,3-бутадиена примерно равна:

\[ M_{1,3-бутадиена} \approx (4 \times 12.01) + (6 \times 1.008) \, \text{г/моль} \]

2. Далее, рассмотрим синтез водорода. Мы знаем, что объем водорода равен 5,6 л (при нормальных условиях). Однако, нам нужно перевести объем водорода в массу, чтобы иметь возможность сравнить с массой 1,3-бутадиена. Для этого воспользуемся идеальным газовым законом.

Идеальный газовый закон устанавливает, что для идеального газа:

\[ PV = nRT \]

где P - давление, V - объем, n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в кельвинах.

Учитывая, что мы работаем при нормальных условиях (0 градусов Цельсия, 1 атмосферное давление) и что количество вещества равно количеству молей водорода, мы можем переписать формулу следующим образом:

\[ V = n \times (22.4) \, \text{л/моль} \]

где 22.4 л/моль - молярный объем идеального газа при нормальных условиях.

Теперь мы можем найти количество молей водорода:

\[ n_{водород} = \frac{V_{водород}}{22.4} \, \text{моль} \]

Зная количество молей водорода, мы можем найти его массу, умножив количество молей на молярную массу водорода.

\[ M_{водород} = n_{водород} \times M_{H} \, \text{г} \]

где \( M_{H} \) - молярная масса водорода.

3. Теперь, когда мы знаем массу 1,3-бутадиена и массу водорода, нужно найти массу бутана, необходимую для синтеза.

В процессе синтеза 1,3-бутадиена и водорода образуется столько же бутана, сколько исходного 1,3-бутадиена. То есть, масса бутана равна массе 1,3-бутадиена. Мы можем записать это следующим образом:

\[ m_{бутан} = m_{1,3-бутадиен} \, \text{г} \]

4. Теперь можем записать окончательное выражение для массы бутана:

\[ m_{бутан} = m_{1,3-бутадиен} + M_{водород} \, \text{г} \]

Подставив выражения для массы 1,3-бутадиена (80 г) и массы водорода, полученной в пункте 2, мы получим значение массы бутана, необходимого для синтеза.

Очень важно при решении химических задач быть внимательными к размерностям и единицам измерений, чтобы избежать ошибок и корректно производить вычисления. Всегда проверяйте правильность используемых констант и масс атомов.