Дано:
- Молярная масса смеси этилена (C2H4) и водорода (H2) = 12,4 г/моль.
- Увеличение молярной массы газовой смеси после реакции на 10,2%.
Найти:
- Выход продукта реакции.
Решение:
1. Рассчитаем молярную массу смеси после реакции:
Увеличение составило 10,2%, значит, новая молярная масса смеси:
M_новая = M_изначальная * (1 + 10,2/100) = 12,4 * 1,102 = 13,69 г/моль.
2. Запишем уравнение реакции:
C2H4 + Br2 → C2H4Br2.
Получается дибромэтан (C2H4Br2).
3. Рассчитаем молярные массы исходных веществ и продукта:
- Молярная масса C2H4 = 2*12 + 4*1 = 24 + 4 = 28 г/моль.
- Молярная масса H2 = 2 г/моль.
- Молярная масса Br2 = 2*80 = 160 г/моль.
- Молярная масса C2H4Br2 = 28 + 2*80 = 28 + 160 = 188 г/моль.
4. Рассчитаем долю продуктов в новой смеси:
Пусть x моль C2H4 реагирует с y моль Br2. После реакции образуется C2H4Br2.
С учетом реальной массовой доли смеси, записываем:
(количество моль C2H4 * молярная масса C2H4 + количество моль H2 * молярная масса H2) / общее количество моль = 12,4 г/моль.
5. После реакции, общее количество моль увеличивается из-за образования нового продукта:
n_новая = n_изначальная + 1.
6. Из уравнения видно, что 1 моль C2H4 дает 1 моль C2H4Br2:
При этом происходит замещение водорода бромом, следовательно, выход будет равен количеству моль C2H4, которое прореагировало.
7. Подставим значения для расчета выхода:
Учитывая изменение молярной массы:
(x * 28 + (n - x) * 2) / n_новая = 13,69,
где n – начальное количество моль.
Так как molar mass increased, значит, product must contain Br:
28x + 160y = 188 (масса брома).
Решим систему уравнений относительно x и y.
8. Подсчитаем выход:
Если известно, что увеличение произошло только за счет образования брома, то результат можно подсчитать через соотношение:
Выход = moles C2H4 * molar mass C2H4Br2,
где moles C2H4 = x.
9. Подставив x и вычислив, находим выход.
Ответ:
Выход продукта реакции составил 188 г.