Какую массу (г) н-бутана можно использовать при повышенной температуре и с использованием катализатора (Аl2O3

Чтобы решить эту задачу, нам нужно знать химическое уравнение реакции, а также молярные массы соответствующих веществ. Давайте предположим, что реакция, которая происходит, представляет собой десятичную конденсацию бутена-1. Уравнение для этой реакции выглядит следующим образом:

\[ C_4H_8 + C_4H_8 \rightarrow C_8H_{14} \]

Оно описывает, как две молекулы бутена-1 реагируют, чтобы образовать одну молекулу алкадиена.

Теперь давайте рассмотрим молярные массы веществ, чтобы можно было рассчитать количество вещества, выраженное в молях. Молярная масса бутена-1 (\(C_4H_8\)) составляет приблизительно 56,11 г/моль, а молярная масса алкадиена (\(C_8H_{14}\)) составляет приблизительно 110,21 г/моль.

Используем соотношение массы вещества, количество вещества и молярную массу, чтобы рассчитать количество вещества, представленного в граммах. Выразим это в виде уравнения:

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

Где \( n \) обозначает количество вещества в молях, \( m \) - массу в граммах, а \( M \) - молярную массу.

Мы хотим узнать, какую массу н-бутана (\( C_4H_8 \)) нужно взять, чтобы получить 29,7 г алкадиена (\( C_8H_{14} \)). Пусть \( m_{butene} \) обозначает массу бутена-1 в граммах:

\[ n_{butene} = \frac{m_{butene}}{M_{butene}} \]

Аналогично, пусть \( m_{alkadiene} \) обозначает массу алкадиена в граммах:

\[ n_{alkadiene} = \frac{m_{alkadiene}}{M_{alkadiene}} \]

Уравнение реакции говорит нам, что на каждую молекулу алкадиена (\( C_8H_{14} \)) требуется одна молекула бутена-1 (\( C_4H_8 \)). Следовательно, количество вещества (\( n \)) для обоих соединений должно быть одинаковым:

\[ n_{butene} = n_{alkadiene} \]

Мы можем использовать это равенство, чтобы выразить \( m_{butene} \) через \( m_{alkadiene} \):

\[ \frac{m_{butene}}{M_{butene}} = \frac{m_{alkadiene}}{M_{alkadiene}} \]

Теперь, если мы решим это уравнение относительно \( m_{butene} \), мы получим массу бутена-1, необходимую для получения 29,7 г алкадиена. Давайте это сделаем:

\[ m_{butene} = \frac{m_{alkadiene} \times M_{butene}}{M_{alkadiene}} \]

Подставляя числовые значения:

\[ m_{butene} = \frac{29,7 \, \text{г} \times 56,11 \, \text{г/моль}}{110,21 \, \text{г/моль}} \]

После вычислений получим:

\[ m_{butene} \approx 15,1 \, \text{г} \]

Таким образом, чтобы получить 29,7 г алкадиена, мы должны использовать примерно 15,1 г н-бутана при повышенной температуре и с использованием катализатора \( Al_2O_3 \).