Номер 1, страница 61 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 1. Какой объем водорода потребуется для полного гидрирования 5,6лбутадиена (н. у.)?

Ответ: 11,2л.

1. Дано:

Объем бутадиена-1,3 (дивинила), $V(C_4H_6) = 5.6$ л

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

Объем водорода, $V(H_2)$ — ?

Решение:

Полное гидрирование — это реакция присоединения водорода, в результате которой происходит насыщение всех кратных (двойных, тройных) связей в молекуле органического соединения. Молекула бутадиена-1,3 (химическая формула $C_4H_6$, структурная формула $CH_2=CH-CH=CH_2$) содержит две двойные связи. Для насыщения каждой двойной связи требуется одна молекула водорода ($H_2$). Таким образом, для полного гидрирования одной молекулы бутадиена-1,3 потребуется две молекулы водорода.

Запишем уравнение реакции полного гидрирования бутадиена-1,3:

$C_4H_6 + 2H_2 \rightarrow C_4H_{10}$

В реакции участвуют газы (бутадиен и водород) при нормальных условиях. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся газов относятся друг к другу как простые целые числа, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Из уравнения реакции видно, что на 1 объем бутадиена-1,3 приходится 2 объема водорода. Следовательно, мы можем записать соотношение:

$\frac{V(C_4H_6)}{1} = \frac{V(H_2)}{2}$

Выразим из этого соотношения искомый объем водорода:

$V(H_2) = 2 \cdot V(C_4H_6)$

Подставим заданное значение объема бутадиена:

$V(H_2) = 2 \cdot 5.6 \text{ л} = 11.2 \text{ л}$

Можно также решить задачу через количество вещества. Молярный объем любого газа при нормальных условиях ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

1. Найдем количество вещества бутадиена:

$n(C_4H_6) = \frac{V(C_4H_6)}{V_m} = \frac{5.6 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции, количество вещества водорода в два раза больше количества вещества бутадиена:

$n(H_2) = 2 \cdot n(C_4H_6) = 2 \cdot 0.25 \text{ моль} = 0.5 \text{ моль}$

3. Найдем объем, который занимает 0,5 моль водорода при нормальных условиях:

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 11.2 \text{ л}$

Ответ: для полного гидрирования 5,6 л бутадиена потребуется 11,2 л водорода.