Номер 8, страница 190 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 34. Химические свойства алкинов. Глава 3. Углеводороды - номер 8, страница 190.

Условие.

8. При неполном гидрировании ацетилена получили смесь равных объёмов этана и этилена общей массой 116 г. Определите массу прореагировавшего ацетилена.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(C_2H_6) = V(C_2H_4)$

$m(смеси) = m(C_2H_6) + m(C_2H_4) = 116 \text{ г}$

Найти:

$m(C_2H_2)_{прореаг.} - ?$

Решение:

Процесс неполного гидрирования ацетилена (этина) может приводить к образованию как этилена (этена), так и этана. Запишем уравнения соответствующих реакций:

1) $C_2H_2 + H_2 \rightarrow C_2H_4$ (образование этилена)

2) $C_2H_2 + 2H_2 \rightarrow C_2H_6$ (образование этана)

Согласно условию, объёмы полученных газов (этана и этилена) равны. По закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) равные объёмы различных газов содержат одинаковое число молекул (и, следовательно, одинаковое количество вещества). Значит, количества вещества этана и этилена в смеси равны.

Пусть $n(C_2H_6) = n(C_2H_4) = x \text{ моль}$.

Рассчитаем молярные массы веществ:

$M(C_2H_4) = 2 \cdot Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 28 \text{ г/моль}$

$M(C_2H_6) = 2 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 30 \text{ г/моль}$

$M(C_2H_2) = 2 \cdot Ar(C) + 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 12 + 2 \cdot 1 = 26 \text{ г/моль}$

Общая масса смеси ($m_{смеси}$) складывается из масс этана и этилена. Выразим массы через $x$ и молярные массы, используя формулу $m = n \cdot M$:

$m_{смеси} = m(C_2H_6) + m(C_2H_4)$

$116 = n(C_2H_6) \cdot M(C_2H_6) + n(C_2H_4) \cdot M(C_2H_4)$

$116 = x \cdot 30 + x \cdot 28$

$116 = 58x$

Отсюда находим $x$:

$x = \frac{116}{58} = 2 \text{ моль}$

Следовательно, в результате реакции образовалось 2 моль этилена и 2 моль этана:

$n(C_2H_4) = 2 \text{ моль}$

$n(C_2H_6) = 2 \text{ моль}$

Теперь определим, какое количество ацетилена потребовалось для получения этих продуктов. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнениях реакций:

Из реакции (1) следует, что $n_1(C_2H_2) = n(C_2H_4) = 2 \text{ моль}$.

Из реакции (2) следует, что $n_2(C_2H_2) = n(C_2H_6) = 2 \text{ моль}$.

Общее количество прореагировавшего ацетилена равно сумме количеств, пошедших на образование этилена и этана:

$n(C_2H_2)_{прореаг.} = n_1(C_2H_2) + n_2(C_2H_2) = 2 \text{ моль} + 2 \text{ моль} = 4 \text{ моль}$

Наконец, найдем массу прореагировавшего ацетилена:

$m(C_2H_2)_{прореаг.} = n(C_2H_2)_{прореаг.} \cdot M(C_2H_2) = 4 \text{ моль} \cdot 26 \text{ г/моль} = 104 \text{ г}$

Ответ: масса прореагировавшего ацетилена равна 104 г.