Химия
8 класс
Вопрос
В результате окислительного дегидрирования смеси этана с пропаном образуется этилен, загрязненный пропиленом. Средняя молекулярная масса полученной смеси на 6,65 % меньше, чем исходной смеси. Полученную газовую смесь вводят в реакцию с водой в присутствии катализатора (ZnCl2). Считая, что все процессы протекают со 100 %-ной степенью превращения, определите:
а) качественный состав продуктов реакций, приведя
молекулярные и структурные формулы;
б) процентное содержание отдельных соединений в полученной после реакций смеси.
(Считать, что в смеси продуктов дегидрирования отсутствуют водород и пары воды.)
Ответ
При дегидрировании этана и пропана происходят реакции
CH3−CH2M1=30−H2→CH2=CH2M3=28
CH3−CH2−CH3M2=44−H2→CH3−CH=CH2M4=42.
При гидратации образовавшихся этиленовых углеводородов получаются спирты
CH2=CH2+H2OM3=28→H+CH3−CH2OHM5=46
CH3−CH=CH2+H2OM4=42 CH3−OH|CHM6=60пропанол−2−CH5
Из 1 моля каждого предельного углеводорода получается по 1 молю непредельного углеводорода, а затем по 1 молю соответствующего спирта. Средняя молекулярная масса исходной газовой смеси до дегидрирования ¯M7=M1x+М2(1−х).
Средняя молекулярная масса продуктов дегидрирования (при 100 %-ном выходе и отсутствии в смеси водорода или паров воды) равна
¯M8=M8⋅x+M4(1−x).
По условиям ˉМ8ˉМ7=1−0,0655=0,9345, т. е.
M3x+M4(1−x)M1x+M2(1−x)=28x+42(1−x)30x+44(1−x)=0,9345,
или 28x+42(1−x)=0,9345⋅[30x+44(1−x)], 0,917x=0,882
x=0,9618 или 96,2 % этана (по объему),
y=0,0382 или 3,8 % пропана.
В смеси спиртов при 100 %-ном выходе будет содержаться
c′%=46⋅0,9678⋅10046⋅0,9618+60⋅0,0382=95,08 % этанола (по массе),
c′′%=100−95,08=4,92 % пропанола - 2.