Для решения задачи нам необходимо пройти несколько шагов, чтобы определить, сколько литров (молей) водорода потребуется для гидрирования смеси углеводорода C4H8 и бутадиена-1,3 до бутана.
Шаг 1: Найдем количество углеводорода C4H8, который мы получим.
- Сначала нужно определить, сколько молей спирта C4H9OH содержится в 22.2 г.
- Молярная масса спирта C4H9OH равна:
- 12 г/моль (углерод) * 4 + 1 г/моль (водород) * 10 + 16 г/моль (кислород) = 74 г/моль.
- Теперь найдем количество молей спирта:
- Количество молей = масса / молярная масса = 22.2 г / 74 г/моль ≈ 0.3 моль.
- Согласно реакции дегидратации, 1 моль спирта C4H9OH дает 1 моль углеводорода C4H8. Поэтому мы получим 0.3 моль углеводорода C4H8.
Шаг 2: Учитываем выход реакции.
- Выход углеводорода C4H8 составляет 80%. Это значит, что фактически мы получим:
- 0.3 моль * 0.8 = 0.24 моль C4H8.
Шаг 3: Определим, сколько водорода необходимо для гидрирования.
- Гидрирование C4H8 (алкена) и бутадиена-1,3 (C4H6) до бутана (C4H10) требует 2 моль водорода на 1 моль углеводорода.
- Итак, для 0.24 моль C4H8 нам нужно:
- 0.24 моль * 2 = 0.48 моль водорода.
- Для бутадиена-1,3 (C4H6) также потребуется 2 моль водорода на 1 моль, то есть:
- 0.24 моль * 2 = 0.48 моль водорода для C4H6.
Шаг 4: Рассчитаем общее количество водорода.
- Общее количество водорода = 0.48 моль (для C4H8) + 0.48 моль (для C4H6) = 0.96 моль водорода.
Шаг 5: Переведем моли водорода в литры.
- При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 литра.
- Следовательно, 0.96 моль водорода = 0.96 моль * 22.4 л/моль = 21.5 литра.
Ответ: Для гидрирования 20 л смеси углеводорода C4H8 и бутадиена-1,3 до бутана потребуется 21.5 литра водорода.