Question

Условие: смесь бутана, бутена-2 и бутадиена-1,3 пропустили через 2,24 кг бромной воды(массовая доля брома- 5%).при этом объем газообразной смеси уменьшился в два раза, а масса раствора увеличилась на 27,6 г (бром и углеводороды
прореагировали полностью). определите массовые доли(%) углеводородов в исходной смеси.

Answer 1

Бутан - С4Н10 (Мr = 58 г/моль)

Бутен-2  - С4Н8 (Мr = 56 г/моль)

Бутадиен-1,3 - С4Н6  (Мr = 54 г/моль)

m(Br2) = m(p-paBr2)*W(Br2) = 2240*0,05 = 112 г

n(Br2) = m(Br2)/M(Br2) = 112/160 = 0,7 моль

Масса раствора увеличилась на 27,6 г, указано, что углеводороды прореагировали полностью. Так как в реакцию с бромом вступают только бутен-2 и бутадиен-1,3, то их общая масса и равна 27,6 г. Обозначим массу батена-2 х, тогда масса бутадиена-1,3 = 27,6-х.

Уравнения реакций с бромом:

С4Н8 + Br2 = C4H8Br2

C4H6 + 2Br2 = C4H6Br4

Количство моль брома равно суммарному количеству моль прореагировавших с ним углеводородов.

n(C4H8) = x/56

n(C4H6) = (27,6-х)/54

0,7 = x/56  + 2* (27,6-х)/54

2* (27,6-х)/54  потому что на  реакцию с бутадиеном-1,3 идет в два раза больше брома.

Решаем уравнение:

0,7 = x/56  + 2* (27,6-х)/54

х = 16,8

m(C4H8) = 16,8 г

n(C4H8) = m(C4H8)/M(C4H8) = 16,8/56 = 0,3 моль

V(C4H8) = n(C4H8)*Vm = 0,3*22,4 = 6,72 л

m(C4H6) = 27,6 - 16,8 = 10,8 г

n(C4H6) = 10,8/54 = 0,2 моль

V(C4H6) = 0,2*22,4 = 4,48 л

Так как после реакции объем уменьшился вдаое, а бутан в бромом не реагирует, значит объем бутана равен сумме объемов бутена-2 и бутандиена-1,3.

V(C4H10) = V(C4H8) + V(C4H6) = 6,72 + 4,48 = 11,2 л

n(C4H10) = V(C4H10)/Vm = 11,2/22,4 = 0,5 моль

m(C4H10) = n(C4H10)*M(C4H10) = 0,5*58 = 29 г

W(C4H10) = m(C4H10)/m(смеси)

m(смеси) = m(C4H10) + m(C4H8) + m(C4H6) = 29 + 16,8 + 10,8 = 56,6 г

W(C4H10) = 29/56,6 = 0,512 или 51,2 %

W(C4H8) = 16,8/56,6 = 0,297 или 29,7 %

W(C4H6) = 10,8/56,6 = 0,191 или 19,1 %.