Решение задачи по химии: Реакция ацетилена и этилена с водородом

Задача по химии Дано: \(V_{смеси} (C_2H_2, C_2H_4) = 150\) мл \(V_{приб} (H_2) = 350\) мл \(V_{конеч} = 250\) мл \(w(Br_2) = 3\%\) (стандартная концентрация бромной воды, если не указано иное, но в условии не задана масса или концентрация раствора, поэтому рассчитаем массу чистого брома \(m(Br_2)\), которую может обесцветить смесь). Найти: \(m(Br_2)\) Решение: 1. Запишем уравнения реакций гидрирования: \[C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow{kat, t} C_2H_6\] \[C_2H_4 + H_2 \xrightarrow{kat, t} C_2H_6\] 2. Пусть объем ацетилена \(V(C_2H_2) = x\) мл, а объем этилена \(V(C_2H_4) = y\) мл. Тогда первое уравнение системы: \[x + y = 150\] 3. Определим изменение объема газа. Изначальный общий объем газов: \[V_{нач} = 150 + 350 = 500 \text{ мл}\] После реакции объем стал 250 мл. Уменьшение объема произошло за счет поглощения водорода: \[\Delta V = V_{нач} - V_{конеч} = 500 - 250 = 250 \text{ мл}\] Следовательно, на гидрирование затрачено 250 мл \(H_2\). 4. Согласно уравнениям реакций, на \(x\) мл ацетилена нужно \(2x\) мл водорода, а на \(y\) мл этилена — \(y\) мл водорода. Второе уравнение системы: \[2x + y = 250\] 5. Решим систему уравнений: \[\begin{cases} x + y = 150 \\ 2x + y = 250 \end{cases}\] Вычтем из второго уравнения первое: \[(2x + y) - (x + y) = 250 - 150\] \[x = 100 \text{ мл } (C_2H_2)\] Тогда \(y = 150 - 100 = 50 \text{ мл } (C_2H_4)\). 6. Реакции с бромной водой (обесцвечивание): \[C_2H_2 + 2Br_2 \rightarrow C_2H_2Br_4\] \[C_2H_4 + Br_2 \rightarrow C_2H_4Br_2\] Объем брома в газообразном состоянии (условно) был бы равен объему затраченного водорода, так как стехиометрия по водороду и брому совпадает. Общее количество моль брома \(n(Br_2)\): \[n(Br_2) = \frac{2x + y}{22400} = \frac{250}{22400} \approx 0,01116 \text{ моль}\] 7. Вычислим массу чистого брома: \[M(Br_2) = 160 \text{ г/моль}\] \[m(Br_2) = n \cdot M = 0,01116 \cdot 160 \approx 1,786 \text{ г}\] Если в условии подразумевался стандартный 3% раствор бромной воды: \[m_{р-ра} = \frac{m(Br_2)}{w} = \frac{1,786}{0,03} \approx 59,5 \text{ г}\] Ответ: исходная смесь может обесцветить 1,786 г брома (или примерно 59,5 г 3%-го водного раствора брома).