Задание 7-175

При помощи каких реакций можно осуществить следующие превращения

СН4 > СН3 Сl > С2 Н6 > С2 Н3 Сl > С3 Н8

Решение:

1) Хлорметан можно получить хлорированием метана на свету

СН4 СН3 Сl

метан хлорметан

2) Этан можно получить действием на хлорметан металлического натрия (реакция Вюрца).

2 СН3 Сl + 2 Nа > СН3 – СН3 + 2 Na Cl

этан

3) Для получения хлорвинила, предварительно получим хлорированием этана дихлорэтан

С2 Н6 Сl СН2 – СН2 Сl

этан 1,2 дихлорэтан

При нагревании со спиртовым раствором щёлочи или при пропускании над нагретым катализатором (активированный уголь, оксид алюминия) дихлорэтан подвергается дигидрогалоидироанию:

Сl СН2 – СН2 Сl > СН2 = СН Сl

дихлоэтан - НСl хлорвинил

4) Гидрированием хлорвинила можно получить хлорэтан

СН2 = СН Сl СН3 – СН2 Сl

По реакции Вюрца (действием металлического натрия) при добавлении к хлорэтану хлорметана, можно получить среди прочих продуктов (образуется смесь продуктов) пропан

СН3 – СН2 Сl = 2 Nа + Сl - СН3 > СН3 – СН2 – СН3 + 2 Na Сl

Задание 8-193

Какой объём водорода необходимо затратить для гидрирования смесей объёмом 10 л, состоящей из этана (массовая доля 20% и этина 30%).

Какой объём этана при этом получается?

Дано:

Vсмеси = 10 л

= (С2 Н6) = 20%

= (С2 Н2) = 30%

Найти:

VН2 затр = ?

VС2 Н6 = ?

всего

Решение:

При действии водорода на смесь газов, гидрированию подвергается только этин

СН СН > СН3 – СН3

этин (ацетилен) этан

или:

С2 Н2 + 2 Н2 = С2 Н6

1) Находим общее количество вещества газов в 10 л их смеси (зная, что молярный объём любого газа составляет 22,4 л/моль)

nгазов =

2) Находим молярные массы газов, входящие в смесь

М = (С2 Н6) = 12 * 2 + 6 = 30 г/моль

М = (С2 Н2) = 12 * 2 + 2 = 26 г/моль

М (Н2) = 2 г/моль

3) Находим массовую долю водорода в смеси

= (Н2) = 100% - (С2 Н6) - (С2 Н2) = 100 – 20 – 30 = 50%

4) Находим массу смеси. Для этого составим уравнение. Для составления уравнения используем следующие формулы.

m (В) = mсмеси * (В), где

m (В) – масса вещества в смеси

= (В) – массовая доля вещества (относительная)

n (B) = где:

n (B) – количество вещества, моль;

m (B) – масса вещества, г;

М (В) – молярная масса вещества, г/моль.

Исходя из этих формул, получим уравнение:

nсмеси

mсмеси = моль

mсмеси = (0,006667 + 0,01154 + 0,25) = 0,4464

mсмеси * 0,2682 = 0,4464

mсмеси = г

5) Находим количества вещества газов в смеси:

n (С2 Н6) = моль

n (С2 Н2) = моль

n (Н2) = моль

6) В соответствии с уравнением реакции для гидрирования 1 моль этина используется 2 моль водорода, т.е. для гидрирования 0,0192 моль этина требуется

0,0192 * 2 = 0,0384 моль водорода.

7) Находим объём использованного водорода

V () = 0,0384 моль * 22,4 л/моль = 0,8601 л

8) Находим общее количество этана в смеси в концентрации

n (С2 Н6) = n (С2 Н6) + n (С2 Н2) = 0,0111 моль + 0,0192 моль = 0,0303

конечное исх исх

моль.

9) Находим объём этана в конечной смеси

V (С2 Н6) = n (С2 Н6) * 22,4 л/моль = 0,0303 * 22,4 = 0,6787 л

Объём вновь полученного этана

V (С2 Н6)получ = 0,0192 моль * 22,4 = 0,43 л

Ответ: Для гидрирования затрачивается из смеси объём водорода V (Н2) = 0,86 л, при этом в конечной смеси содержится объём этана