Какой объём водорода потребуется для полного гидрирования 11,2л бутадиена?

Для того чтобы определить, какой объём водорода потребуется для полного гидрирования 11,2 литров бутадиена, нужно рассмотреть химическую реакцию гидрирования и стехиометрию процесса.

Бутадиен (C₄H₆) — это алкадиен с двумя двойными связями. Гидрирование — это процесс присоединения водорода (H₂) к двойным связям углеводородов. В полном гидрировании бутадиена каждая из двойных связей насыщается водородом, превращая бутадиен в бутан (C₄H₁₀).

Химическая реакция полного гидрирования бутадиена может быть записана следующим образом:

[ \text{C}_4\text{H}_6 + 2\text{H}_2 \rightarrow \text{C}4\text{H}{10} ]

Из уравнения видно, что на одну молекулу бутадиена требуется две молекулы водорода для полного гидрирования.

Теперь рассмотрим объёмы. В соответствии с законом Авогадро, при одинаковых условиях (температура и давление) один моль любого газа занимает одинаковый объём. На стандартных условиях (при 0°C и 1 атм) этот объём равен 22,4 литра.

1. Определим количество молей бутадиена в 11,2 литрах: [ \text{Количество молей бутадиена} = \frac{11,2 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,5 \, \text{моль} ]

2. Согласно стехиометрии реакции, на 1 моль бутадиена требуется 2 моль водорода. Следовательно, на 0,5 моль бутадиена потребуется: [ 0,5 \, \text{моль C}_4\text{H}_6 \times 2 \, \text{моль H}_2/\text{моль C}_4\text{H}_6 = 1,0 \, \text{моль H}_2 ]

3. Определим объём водорода, необходимый для реакции: [ \text{Объём водорода} = 1,0 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 22,4 \, \text{л} ]

Итак, для полного гидрирования 11,2 литров бутадиена потребуется 22,4 литра водорода при стандартных условиях.

Для полного гидрирования 1 моль бутадиена (C4H6) требуется 2 моля водорода (H2), поэтому нам нужно знать количество молей бутадиена в 11,2 л.

Для этого нам нужно знать плотность бутадиена, которая равна 0,625 г/мл. Далее переводим литры в миллилитры: 11,2 л = 11 200 мл.

Теперь можем вычислить массу бутадиена: масса = объём × плотность = 11 200 мл × 0,625 г/мл = 7 000 г.

Далее переводим массу бутадиена в моль: молярная масса бутадиена (C4H6) = 4 × атомная масса углерода + 6 × атомная масса водорода = 4 × 12,01 г/моль + 6 × 1,01 г/моль = 54,06 г/моль.

Теперь можем вычислить количество молей бутадиена: моль = масса / молярная масса = 7 000 г / 54,06 г/моль ≈ 129,53 моль.

Так как для полного гидрирования 1 моль бутадиена требуется 2 моля водорода, то для 129,53 моль бутадиена понадобится 2 × 129,53 ≈ 259,06 моль водорода.

Теперь переводим моль водорода в объём, зная его молярный объём при н.у. (нормальных условиях): V = n × Vm = 259,06 моль × 22,4 л/моль = 5802,18 л.

Итак, для полного гидрирования 11,2 л бутадиена потребуется около 5802,18 л водорода.

Для полного гидрирования 11,2 л бутадиена потребуется 22,4 л водорода.