Номер 5, страница 59 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

5. Какую массу 2-метилбутадиена-1,3 можно получить из 180 т 2-метилбутана, если массовая доля выхода продукта реакции составляет 0,89 от теоретического?

Дано:

$m(\text{2-метилбутан}) = 180 \text{ т}$

$\eta(\text{выход}) = 0,89$

Найти:

$m_{\text{практ.}}(\text{2-метилбутадиен-1,3}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции дегидрирования 2-метилбутана. В результате реакции образуется 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) и водород:

$\text{C}_5\text{H}_{12} \xrightarrow{\text{катализатор, t}} \text{C}_5\text{H}_8 + 2\text{H}_2$

2. Вычислим молярные массы 2-метилбутана ($\text{C}_5\text{H}_{12}$) и 2-метилбутадиена-1,3 ($\text{C}_5\text{H}_8$), используя относительные атомные массы элементов: $A_r(\text{C})=12$, $A_r(\text{H})=1$.

Молярная масса 2-метилбутана:

$M(\text{C}_5\text{H}_{12}) = 5 \times 12 + 12 \times 1 = 72 \text{ г/моль} = 72 \text{ кг/кмоль}$

Молярная масса 2-метилбутадиена-1,3:

$M(\text{C}_5\text{H}_8) = 5 \times 12 + 8 \times 1 = 68 \text{ г/моль} = 68 \text{ кг/кмоль}$

3. Найдем количество вещества исходного 2-метилбутана:

$\nu(\text{C}_5\text{H}_{12}) = \frac{m(\text{C}_5\text{H}_{12})}{M(\text{C}_5\text{H}_{12})} = \frac{180 \times 10^3 \text{ кг}}{72 \text{ кг/кмоль}} = 2500 \text{ кмоль}$

4. По уравнению реакции, из 1 моль 2-метилбутана образуется 1 моль 2-метилбутадиена-1,3. Следовательно, теоретическое количество вещества продукта реакции равно количеству вещества исходного реагента:

$\nu_{\text{теор.}}(\text{C}_5\text{H}_8) = \nu(\text{C}_5\text{H}_{12}) = 2500 \text{ кмоль}$

5. Рассчитаем теоретически возможную массу 2-метилбутадиена-1,3:

$m_{\text{теор.}}(\text{C}_5\text{H}_8) = \nu_{\text{теор.}}(\text{C}_5\text{H}_8) \times M(\text{C}_5\text{H}_8) = 2500 \text{ кмоль} \times 68 \text{ кг/кмоль} = 170000 \text{ кг}$

Переведем массу в тонны:

$m_{\text{теор.}}(\text{C}_5\text{H}_8) = 170 \text{ т}$

6. Найдем практическую массу продукта, зная массовую долю выхода ($\eta$):

$m_{\text{практ.}}(\text{C}_5\text{H}_8) = m_{\text{теор.}}(\text{C}_5\text{H}_8) \times \eta$

$m_{\text{практ.}}(\text{C}_5\text{H}_8) = 170 \text{ т} \times 0,89 = 151,3 \text{ т}$

Ответ: масса 2-метилбутадиена-1,3, которую можно получить, составляет 151,3 т.