1) CH3—CH2—CH3 + Cl2 —światło→ CH3—CH(Cl)—CH3 + HCl (W = 80%)
2) CH3—CH(Cl)—CH3 + NaOH —H2O→ CH3—CH(OH)—CH3 + NaCl (W = 80%)
3) CH3—CH(OH)—CH3 —Al2O3/temperatura→ CH3—CH=CH2 + H2O (W = 80%)
Łączna wydajność procesów 1 i 2:
W = (80 ∙ 80) : 100 = 64 [%]
Łączna wydajność procesów 1, 2 i 3:
W = (64 ∙ 80) : 100 = 51,2 [%]
mpropanu = 44 g/mol
mpropenu = 42 g/mol
44 g propanu — 42 g propenu
4,4 g propanu — x
x = 4,4 ∙ 42 : 44 = 4,2 [g propenu]
4,2 g — 100%
y — 51,2%
y = 4,2 ∙ 51,2 : 100 = 2,15 [g]
Odpowiedź: W przebiegu tych reakcji otrzymano 2,15 g propenu.
Krok 1: Zapisz równania reakcji.
Reakcja oznaczona numerem 1 to substytucja rodnikowa. Jest to reakcja charakterystyczna dla alkanów, która zachodzi pod wpływem światła UV. Atom chloru wypiera atom wodoru przyłączony do tego atomu węgla, który ma najmniej atomów wodoru. Produktem ubocznym jest chlorowodór. Reakcja zachodzi zgodnie z równaniem:
CH3—CH2—CH3 + Cl2 —światło→ CH3—CH(Cl)—CH3 + HCl
Reakcja oznaczona numerem 2 to substytucja nukleofilowa. W reakcji tej grupa -OH z wodorotlenku zastępuje atom chloru w związku. Produktem ubocznym jest sól. Reakcja zachodzi zgodnie z równaniem:
CH3—CH(Cl)—CH3 + NaOH —H2O→ CH3—CH(OH)—CH3 + NaCl
Reakcja oznaczona numerem 3 to eliminacja wody a alkoholu. Zachodzi w warunkach podwyższonej temperatury. Niezbędny jest czynnik higroskopijny, który właśnie pozwoli tę cząsteczkę wody wyeliminować ze związku – na przykład tlenek glinu czy stężony kwas siarkowy(VI). W miejsce grupy -OH wstępuje wiązanie podwójne. Reakcja zachodzi zgodnie z równaniem:
CH3—CH(OH)—CH3 —Al2O3/temperatura→ CH3—CH=CH2 + H2O
Krok 2: Oblicz wydajność (W) procesów. Wydajność łączną liczymy według wzoru:
wydajność procesu 1 i 2 = (wydajność procesu 1 ∙ wydajność procesu 2) : 100%
wydajność procesu 1, 2 i 3 = [(wydajność procesu 1 ∙ wydajność procesu 2) : 100%] ∙ wydajność procesu 3 : 100%
Dane podstawiamy do wzoru:
Łączna wydajność procesów 1 i 2:
W = (80 ∙ 80) : 100 = 64 [%]
Łączna wydajność procesów 1, 2 i 3:
W = (64 ∙ 80) : 100 = 51,2 [%]
Krok 3: Zwróć uwagę, że nie ma potrzeby uzgadniania równań. Oznacza to, że w ciągu reakcji z 1 mola propanu otrzymujemy 1 mol propenu. Oblicz masy molowa propanu i propenu. Masy poszczególnych atomów znajdziesz w tabeli pierwiastków chemicznych.
mpropanu = 12 ∙ 3 + 8 ∙ 1 = 44 [g/mol]
mpropenu = 12 ∙ 3 + 6 ∙ 1 = 42 [g/mol]
Na podstawie tych wartości obliczamy masę propenu, którą otrzymamy z 4,4 g propanu.
44 g propanu — 42 g propenu
4,4 g propanu — x
x = 4,4 ∙ 42 : 44 = 4,2 [g propenu]
Krok 4: Uwzględnij obliczoną wydajność procesów. 4,2 g produktu otrzymalibyśmy przy wydajności 100%.
4,2 g — 100%
y — 51,2%
y = 4,2 ∙ 51,2 : 100 = 2,15 [g]