Вопрос школьника
В присутствии катализаторов (платины, палладия) водород присоединяется к циклопропану с образованием пропана. Составьте уравнение этой реакции и рассчитайте, какой объем (н. у.) пропана можно получить из 21 г циклопропана, приняв, что объемная доля выхода пропана составляет 95%
Ответ от учителя
Уравнение реакции присоединения водорода к циклопропану с образованием пропана выглядит следующим образом:
C3H6 + H2 → C3H8
Таким образом, один мол циклопропана реагирует с одним молом водорода, образуя один мол пропана.
Молярная масса циклопропана (C3H6) равна 42 г/моль, а молярная масса пропана (C3H8) равна 44 г/моль.
Таким образом, 21 г циклопропана содержит:
n = m/M = 21 г / 42 г/моль = 0,5 моль циклопропана
Так как объемная доля выхода пропана составляет 95%, то объем пропана можно рассчитать по формуле:
V(C3H8) = n(C3H8) x V(всего) x 0,95
где n(C3H8) — количество молей пропана, V(всего) — общий объем газов, выделившихся в реакции.
Так как один мол циклопропана реагирует с одним молом водорода, то количество молей пропана равно количеству молей циклопропана, т.е. n(C3H8) = 0,5 моль.
Общий объем газов можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа:
pV = nRT
где p — давление, V — объем, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура.
Принимая стандартные условия (температура 0°C = 273,15 K, давление 1 атм = 101,325 кПа, R = 0,0821 л·атм/моль·K), получаем:
V(всего) = nRT/p = 0,5 моль x 0,0821 л·атм/моль·K x 273,15 K / 101,325 кПа = 10,8 л
Таким образом, объем пропана, который можно получить из 21 г циклопропана при условии 95% выхода, составляет:
V(C3H8) = n(C3H8) x V(всего) x 0,95 = 0,5 моль x 10,8 л/моль x 0,95 = 5,16 л (н. у.)
