Номер 8, страница 180 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. При реакции бутадиена с бромом образовалась смесь, содержащая 42,8 г 1,4-дибромбутена-2, 10,7 г 3,4-дибромбутена-1 и 37,4 г 1,2,3,4-тетрабромбутана. Рассчитайте массы бутадиена и брома, вступивших в реакцию.

Дано:

$m(\text{1,4-дибромбутен-2}) = 42,8 \text{ г}$

$m(\text{3,4-дибромбутен-1}) = 10,7 \text{ г}$

$m(\text{1,2,3,4-тетрабромбутан}) = 37,4 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{бутадиен}) - ?$

$m(\text{бром}) - ?$

Решение:

При реакции бутадиена-1,3 ($C_4H_6$) с бромом ($Br_2$) происходит несколько параллельных реакций присоединения, в результате которых образуются указанные в условии продукты:

1) $C_4H_6 + Br_2 \rightarrow C_4H_6Br_2$ (1,4-дибромбутен-2)

2) $C_4H_6 + Br_2 \rightarrow C_4H_6Br_2$ (3,4-дибромбутен-1)

3) $C_4H_6 + 2Br_2 \rightarrow C_4H_6Br_4$ (1,2,3,4-тетрабромбутан)

Чтобы найти общие массы прореагировавших бутадиена и брома, необходимо рассчитать, какое количество каждого из реагентов пошло на образование каждого из продуктов.

Сначала вычислим молярные массы веществ, используя относительные атомные массы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(Br)=80$.

$M(C_4H_6) = 4 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 54 \text{ г/моль}$

$M(Br_2) = 2 \cdot 80 = 160 \text{ г/моль}$

$M(C_4H_6Br_2) = 4 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 2 \cdot 80 = 214 \text{ г/моль}$ (для обоих изомеров дибромбутена)

$M(C_4H_6Br_4) = 4 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 4 \cdot 80 = 374 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества ($\nu$) каждого продукта по формуле $\nu = m/M$:

$\nu(\text{1,4-дибромбутен-2}) = \frac{42,8 \text{ г}}{214 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

$\nu(\text{3,4-дибромбутен-1}) = \frac{10,7 \text{ г}}{214 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

$\nu(\text{1,2,3,4-тетрабромбутан}) = \frac{37,4 \text{ г}}{374 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Далее, используя стехиометрические коэффициенты в уравнениях реакций, определим количество вещества бутадиена и брома.

Для образования каждого из трех продуктов исходным веществом является бутадиен. Общее количество прореагировавшего бутадиена равно сумме количеств, пошедших на образование каждого продукта. Во всех трех случаях на 1 моль продукта расходуется 1 моль бутадиена:

$\nu_{\text{общ}}(C_4H_6) = \nu(\text{1,4-дибромбутен-2}) + \nu(\text{3,4-дибромбутен-1}) + \nu(\text{1,2,3,4-тетрабромбутан})$

$\nu_{\text{общ}}(C_4H_6) = 0,2 \text{ моль} + 0,05 \text{ моль} + 0,1 \text{ моль} = 0,35 \text{ моль}$

Масса прореагировавшего бутадиена:

$m(C_4H_6) = \nu_{\text{общ}}(C_4H_6) \cdot M(C_4H_6) = 0,35 \text{ моль} \cdot 54 \text{ г/моль} = 18,9 \text{ г}$

Аналогично найдем общее количество прореагировавшего брома. На образование 1 моль дибромпроизводных (реакции 1 и 2) расходуется 1 моль $Br_2$, а на образование 1 моль тетрабромбутана (реакция 3) – 2 моль $Br_2$:

$\nu_{\text{общ}}(Br_2) = (1 \cdot \nu(\text{1,4-дибромбутен-2})) + (1 \cdot \nu(\text{3,4-дибромбутен-1})) + (2 \cdot \nu(\text{1,2,3,4-тетрабромбутан}))$

$\nu_{\text{общ}}(Br_2) = 0,2 \text{ моль} + 0,05 \text{ моль} + 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2 + 0,05 + 0,2 = 0,45 \text{ моль}$

Масса прореагировавшего брома:

$m(Br_2) = \nu_{\text{общ}}(Br_2) \cdot M(Br_2) = 0,45 \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = 72,0 \text{ г}$

Ответ: масса бутадиена, вступившего в реакцию, равна 18,9 г; масса брома, вступившего в реакцию, равна 72,0 г.