Какова масса ацетилена, образовавшегося из этилена, и каков выход продукта реакции дегидрирования, если в результате

Для решения данной задачи, нам необходимо знать химическое уравнение реакции дегидрирования этана:

\[ C_2H_4 \rightarrow C_2H_2 + H_2 \]

Дано:
Объем этана (этилен) - 100 л (н.у.)
Мы должны найти массу образовавшегося ацетилена (C2H2) и выход продукта реакции дегидрирования.

Решение:

1. Прежде всего, давайте посчитаем количество вещества этана (этилена) в реакционной смеси по идеальному газовому закону:

\[ n_1 = \frac{{V_1}}{{V_m}} \]

где
\( n_1 \) - количество вещества этена (в молях)
\( V_1 \) - объем этена (100 л)
\( V_m \) - молярный объем идеального газа (при нормальных условиях равен 22.4 л/моль)

Подставляя значения:

\[ n_1 = \frac{{100}}{{22.4}} \approx 4.46 \text{ моль} \]

2. Затем, используя соотношение коэффициентов в уравнении реакции, мы знаем, что 1 моль этана (этилена) дает 1 моль ацетилена:

\[ n_2 = n_1 = 4.46 \text{ моль} \]

3. Теперь мы можем найти массу ацетилена (C2H2) с использованием молярной массы этого вещества, которая равна:

\[ M(C_2H_2) = 2 \cdot M(C) + 2 \cdot M(H) = 2 \cdot 12.01 + 2 \cdot 1.01 \approx 26.04 \text{ г/моль} \]

\[ m_2 = n_2 \cdot M(C_2H_2) = 4.46 \cdot 26.04 \approx 116.14 \text{ г} \]

Итак, масса ацетилена, образовавшегося из этана (этилена), составляет около 116.14 г.

4. Чтобы найти выход продукта реакции, давайте рассмотрим массы исходного этана (этилена) и образовавшегося ацетилена:

Масса этана (этилена) в начале реакции = Масса ацетилена в конце реакции

Давайте обозначим массу исходного этана (этилена) как \( m_1 \) и массу образовавшегося ацетилена как \( m_2 \).

\( m_1 = V_1 \cdot p \cdot M \)

где
\( p \) - давление (нормальное давление равно 1 атмосфера)
\( M \) - молярная масса этена (этилена)

Подставляя значения:

\( m_1 = 100 \cdot 1 \cdot 28.05 \approx 2805 \) г

Таким образом, масса исходного этана (этилена) составляет 2805 г.

Выход продукта реакции можно рассчитать, используя следующую формулу:

Выход продукта реакции (\( \% \)) = \(\frac{m_2}{m_1} \times 100\)

Подставляя значения:

Выход продукта реакции (\( \% \)) = \(\frac{116.14}{2805} \times 100 \approx 4.14\)

Таким образом, выход продукта реакции дегидрирования составляет около 4.14\%.