Каков состав исходной смеси в массовых долях, если при каталитическом дегидрировании смеси гексана, циклогексана и циклогексена получено 46,8 г бензола и выделилось 35,84 дм³ (н. у.) водорода, а также известно, что исходная смесь может присоединить 48 г брома?

Химия 9 класс Каталитическое дегидрирование углеводородов состав исходной смеси Массовые доли каталитическое дегидрирование гексан циклогексан циклогексен бензол водород Бром химические реакции Новый

Для решения задачи необходимо проанализировать реакции, которые происходят при каталитическом дегидрировании смеси гексана, циклогексана и циклогексена, а также использовать данные о полученном бензоле, выделившемся водороде и присоединении брома.

Шаг 1: Определение молекулярных масс

• Гексан (C6H14) - молекулярная масса 86 г/моль
• Циклогексан (C6H12) - молекулярная масса 84 г/моль
• Циклогексен (C6H10) - молекулярная масса 80 г/моль
• Бензол (C6H6) - молекулярная масса 78 г/моль

Шаг 2: Определение количества молей бензола

Известно, что получено 46,8 г бензола. Рассчитаем количество молей бензола:

Количество молей бензола = масса / молекулярная масса = 46,8 г / 78 г/моль = 0,6 моль.

Шаг 3: Определение количества молей водорода

Из условия задачи известно, что выделилось 35,84 дм³ водорода. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 дм³. Рассчитаем количество молей водорода:

Количество молей водорода = объем / 22,4 дм³/моль = 35,84 дм³ / 22,4 дм³/моль = 1,6 моль.

Шаг 4: Состав исходной смеси

Рассмотрим реакции дегидрирования:

• Гексан (C6H14) дегидрируется до бензола (C6H6) и водорода (H2):
• C6H14 -> C6H6 + 4H2
• Циклогексан (C6H12) дегидрируется до бензола (C6H6) и водорода (H2):
• C6H12 -> C6H6 + 3H2
• Циклогексен (C6H10) дегидрируется до бензола (C6H6) и водорода (H2):
• C6H10 -> C6H6 + H2

Теперь составим уравнения для количества молей исходных веществ:

• Из гексана (x моль) образуется 0,6 моль бензола и 4x моль водорода.
• Из циклогексана (y моль) образуется 0,6 моль бензола и 3y моль водорода.
• Из циклогексена (z моль) образуется 0,6 моль бензола и z моль водорода.

Составим систему уравнений:

• 0,6 = x + y + z (количество молей бензола)
• 1,6 = 4x + 3y + z (количество молей водорода)

Шаг 5: Решение системы уравнений

Решая систему уравнений, можно выразить y и z через x:

• y = 0,6 - x
• Подставим y в уравнение для водорода:
• 1,6 = 4x + 3(0,6 - x) + z
• 1,6 = 4x + 1,8 - 3x + z
• z = 1,6 - 1,8 + 3x = 3x - 0,2.

Теперь подставим z в первое уравнение:

• 0,6 = x + (0,6 - x) + (3x - 0,2)
• 0,6 = 0,6 + 3x - x - 0,2
• 0,2 = 2x
• x = 0,1 моль.

Теперь находим y и z:

• y = 0,6 - 0,1 = 0,5 моль.
• z = 3(0,1) - 0,2 = 0,1 моль.

Шаг 6: Массовые доли компонентов исходной смеси

Теперь можем рассчитать массу каждого компонента:

• Масса гексана = 0,1 моль * 86 г/моль = 8,6 г.
• Масса циклогексана = 0,5 моль * 84 г/моль = 42 г.
• Масса циклогексена = 0,1 моль * 80 г/моль = 8 г.

Общая масса смеси = 8,6 г + 42 г + 8 г = 58,6 г.

Шаг 7: Расчет массовых долей

• Массовая доля гексана = (8,6 г / 58,6 г) * 100% = 14,7%
• Массовая доля циклогексана = (42 г / 58,6 г) * 100% = 71,7%
• Массовая доля циклогексена = (8 г / 58,6 г) * 100% = 13,6%

Заключение

Таким образом, состав исходной смеси в массовых долях составляет:

• Гексан: 14,7%
• Циклогексан: 71,7%
• Циклогексен: 13,6%