Какой объем пропана (н.у.) потребуется для получения 42 г пропена, если доля выхода продуктов реакции составляет 60% от теоретически возможного?

Для решения этой задачи нам потребуется знание уравнения реакции дегидрирования пропана в пропен, молярных масс пропана и пропена, а также понятия нормальных условий (н.у.).

1. Уравнение реакции:

Дегидрирование пропана (C₃H₈) в пропен (C₃H₆) происходит по следующему уравнению:

$$C_3H_8 \rightarrow C_3H_6 + H_2$$

2. Молярные массы:

• Молярная масса пропена (C₃H₆): M(C₃H₆) = 3 * 12 + 6 * 1 = 36 + 6 = 42 г/моль
• Молярная масса пропана (C₃H₈): M(C₃H₈) = 3 * 12 + 8 * 1 = 36 + 8 = 44 г/моль

3. Расчет теоретического количества пропена:

По условию задачи, нам нужно получить 42 г пропена, а выход реакции составляет 60%. Это значит, что 42 г – это 60% от теоретически возможного выхода. Найдем теоретический выход пропена (массу):

$$m_{теорет}(C_3H_6) = \frac{m_{практ}(C_3H_6)}{\text{Выход}} = \frac{42 \text{ г}}{0.6} = 70 \text{ г}$$

4. Расчет количества вещества пропена (теоретического):

$$n_{теорет}(C_3H_6) = \frac{m_{теорет}(C_3H_6)}{M(C_3H_6)} = \frac{70 \text{ г}}{42 \text{ г/моль}} = \frac{5}{3} \text{ моль} \approx 1.67 \text{ моль}$$

5. Расчет количества вещества пропана:

Из уравнения реакции видно, что на 1 моль пропена образуется из 1 моль пропана. Следовательно:

$$n(C_3H_8) = n_{теорет}(C_3H_6) = \frac{5}{3} \text{ моль} \approx 1.67 \text{ моль}$$

6. Расчет объема пропана при нормальных условиях:

При нормальных условиях (н.у.) 1 моль любого газа занимает объем 22.4 литра. Таким образом:

$$V(C_3H_8) = n(C_3H_8) * V_m = \frac{5}{3} \text{ моль} * 22.4 \text{ л/моль} = \frac{112}{3} \text{ л} \approx 37.33 \text{ л}$$

Ответ: 37.33 л