Условие: Смесь бутана, бутена-2 и бутадиена-1,3 пропустили через 2,24 кг бромной воды(массовая доля брома- 5%).При этом объем газообразной смеси уменьшился в два раза, а масса раствора увеличилась на 27,6 г (бром и углеводороды прореагировали полностью). Определите массовые доли(%) углеводородов в исходной смеси.
Answers & Comments
Verified answer
Бутан - С4Н10 (Мr = 58 г/моль)
Бутен-2 - С4Н8 (Мr = 56 г/моль)
Бутадиен-1,3 - С4Н6 (Мr = 54 г/моль)
m(Br2) = m(p-paBr2)*W(Br2) = 2240*0,05 = 112 г
n(Br2) = m(Br2)/M(Br2) = 112/160 = 0,7 моль
Масса раствора увеличилась на 27,6 г, указано, что углеводороды прореагировали полностью. Так как в реакцию с бромом вступают только бутен-2 и бутадиен-1,3, то их общая масса и равна 27,6 г. Обозначим массу батена-2 х, тогда масса бутадиена-1,3 = 27,6-х.
Уравнения реакций с бромом:
С4Н8 + Br2 = C4H8Br2
C4H6 + 2Br2 = C4H6Br4
Количство моль брома равно суммарному количеству моль прореагировавших с ним углеводородов.
n(C4H8) = x/56
n(C4H6) = (27,6-х)/54
0,7 = x/56 + 2* (27,6-х)/54
2* (27,6-х)/54 потому что на реакцию с бутадиеном-1,3 идет в два раза больше брома.
Решаем уравнение:
0,7 = x/56 + 2* (27,6-х)/54
х = 16,8
m(C4H8) = 16,8 г
n(C4H8) = m(C4H8)/M(C4H8) = 16,8/56 = 0,3 моль
V(C4H8) = n(C4H8)*Vm = 0,3*22,4 = 6,72 л
m(C4H6) = 27,6 - 16,8 = 10,8 г
n(C4H6) = 10,8/54 = 0,2 моль
V(C4H6) = 0,2*22,4 = 4,48 л
Так как после реакции объем уменьшился вдаое, а бутан в бромом не реагирует, значит объем бутана равен сумме объемов бутена-2 и бутандиена-1,3.
V(C4H10) = V(C4H8) + V(C4H6) = 6,72 + 4,48 = 11,2 л
n(C4H10) = V(C4H10)/Vm = 11,2/22,4 = 0,5 моль
m(C4H10) = n(C4H10)*M(C4H10) = 0,5*58 = 29 г
W(C4H10) = m(C4H10)/m(смеси)
m(смеси) = m(C4H10) + m(C4H8) + m(C4H6) = 29 + 16,8 + 10,8 = 56,6 г
W(C4H10) = 29/56,6 = 0,512 или 51,2 %
W(C4H8) = 16,8/56,6 = 0,297 или 29,7 %
W(C4H6) = 10,8/56,6 = 0,191 или 19,1 %.