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.

Бутан - С4 Н10 (Мr = 58 г/моль)

Бутен-2 - С4 Н8 (Мr = 56 г/моль)

Бутадиен-1,3 - С4 Н6 (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:

С4 Н8 + 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 %.