Учебник «Химия» для 10 класса, написанный Габриеляном и Остроумовым, является надежным и современным пособием, которое помогает старшеклассникам углубить свои знания в области химии. Книга отличается четкой структурой, логичным изложением материала и наглядными иллюстрациями, что способствует лучшему усвоению сложных тем. В ней рассматриваются ключевые концепции, такие как органическая и неорганическая химия, а также основы химической кинетики и термодинамики. Учебник не только помогает подготовиться к экзаменам, но и вдохновляет на дальнейшее изучение науки, делая процесс обучения увлекательным и доступным для каждого ученика.
ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 5 Вопрос 5 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы
Найдите массу 2-метилбутадиена-1,3, который можно получить дегидрированием 72 кг 2-метилбутана, если выход продукта реакции составляет 80 %.
Дано
m(C₅H₁₂) = 72 кг = 72000 г
M(C₅H₁₂) = 72 г/моль
M(C₅H₈) = 68 г/моль
W = 80% = 0,8
m(C₅H₈)практич. = ?
Дегидрирование 2-метилбутана для получения изопрена:
CH₃CH₂CH(CH₃)CH₃ → (t, кат.) → CH₂=C(CH₃)−CH=CH₂ + 2H₂
2-метилбутан при нагревании с катализатором превращается в 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) с выделением водорода (H₂).
Решение
1. Количество вещества исходного алкана:
n(C₅H₁₂) = m / M = 72000 / 72 = 1000 (моль)
2. Количество вещества продукта (согласно уравнению 1:1):
n(C₅H₈) = n(C₅H₁₂) = 1000 моль
3. Теоретическая масса продукта:
m(C₅H₈)теор. = n · M = 1000 · 68 = 68000 (г)
4. Практическая масса с учетом выхода реакции:
m(C₅H₈)практич. = m(C₅H₈)теор. · W = 68000 · 0,8 = 54400 (г) = 54,4 (кг)
Ответ: 54,4 кг.
Давайте разберем логику этого химического превращения и пошагово проследим, как из исходного сырья получается конечный продукт. Здесь мы имеем дело с классической задачей на количественные отношения в химии, где важно учитывать не только массу, но и «эффективность» самой реакции.
Суть химического процесса
В основе лежит реакция дегидрирования. Если представить молекулу 2-метилбутана (C₅H₁₂) как конструктор, то в процессе нагревания с катализатором мы «отрываем» от нее лишние детали — атомы водорода.
Согласно уравнению реакции:
CH₃CH₂CH(CH₃)CH₃ → (t, кат.) → CH₂=C(CH₃)−CH=CH₂ + 2H₂
Из одной молекулы исходного вещества получается ровно одна молекула изопрена (2-метилбутадиена-1,3). Это означает, что их молярное соотношение составляет 1:1. Это ключевой момент для всех дальнейших расчетов.
Пошаговый разбор вычислений
1. Переход от массы к количеству вещества
Химия «считает» не килограммами, а штуками (молями). Чтобы понять, сколько у нас исходного материала, мы делим его общую массу на массу одной «порции» (молярную массу):
Переводим 72 кг в 72 000 г.
Делим на молярную массу 2-метилбутана (72 г/моль).
Получаем 1000 моль. Это наш «запас» молекул для работы.
2. Определение теоретического выхода
Так как соотношение в реакции 1:1, мы ожидаем, что из 1000 моль исходного вещества в идеальных условиях получится ровно 1000 моль изопрена.
Теперь превратим эти моли обратно в массу:
Умножаем 1000 моль на молярную массу изопрена (68 г/моль).
Получаем 68 000 г (или 68 кг). Это идеальный результат, если бы реакция прошла без потерь.
3. Учет производственных реалий (выход продукта)
В реальности реакции редко проходят на все 100%. В условии указано, что выход составляет 80% (0,8). Это значит, что часть вещества теряется или реакция идет не до конца.
Умножаем наш идеальный результат (68 000 г) на коэффициент эффективности (0,8).
Получаем 54 400 г.
Итоговый результат
После того как мы учли химические пропорции и реальные потери на производстве, мы видим, что из 72 кг исходного сырья в конечном итоге удастся выделить 54,4 кг чистого 2-метилбутадиена-1,3.
Любой навык лучше отрабатывать самостоятельной практикой, и решение задач — не исключение. Прежде чем обратиться к подсказкам, стоит попробовать справиться с заданием, опираясь на свои знания. Если дойти до конца удалось — проверить ответ и в случае расхождений сверить своё решение с правильным.
Оставь свой отзыв 💬
Комментариев пока нет, будьте первым!