Этан, полученный синтезом Вюрца из метана, дегидрировали до этилена. Образовавшийся этилен окислили и получили 193,75 г этиленгликоля, содержащего 20% примесей. Найдите объем исходного метана (н.у.), если доля выхода продуктов во всех описанный реакциях составляет 90% от теоретически возможных.​

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать знания о химических реакциях, молярных массах и процентах выхода продуктов реакции.

1. Изначально был получен этиленгликоль (C2H6O2). Мы знаем его массу, которая равна 193,75 г. Однако в этом веществе содержится 20% примесей, следовательно, на самом деле 20% от 193,75 г это примеси, а остальные 80% будут составлять сам этиленгликоль.

2. Чтобы найти массу чистого этиленгликоля, нужно умножить его процентное содержание на общую массу и поделить на 100:
масса чистого этиленгликоля = (80/100) * 193,75 г = 155 г

3. Для нахождения молей этиленгликоля, нужно разделить его массу на молярную массу этиленгликоля:
моль этиленгликоля = масса этиленгликоля / молярная масса этиленгликоля

Молярная масса этиленгликоля (C2H6O2) = (2 * молярная масса углерода) + (6 * молярная масса водорода) + (2 * молярная масса кислорода)
= (2 * 12 г/моль) + (6 * 1 г/моль) + (2 * 16 г/моль)
= 46 г/моль

моль этиленгликоля = 155 г / 46 г/моль ≈ 3,37 моль

4. Также мы знаем, что доля выхода продуктов во всех описанных реакциях составляет 90% от теоретически возможных. Это означает, что фактически было получено 90% от ожидаемого количества продуктов.

5. Рассмотрим синтез Вюрца из метана. В этой реакции метан (CH4) превращается в этан (C2H6). Так как мы знаем количество моль этиленгликоля, можем вычислить количество молов этана.

6. Так как доля выхода продуктов составляет 90%, то от теоретического количества этана было получено:
90% * (3,37 моль) = 3,033 моль этана

7. Теперь у нас есть количество молов этана, полученного из метана. Чтобы найти массу метана, нужно умножить его количество моль на молярную массу метана.

Молярная масса метана (CH4) = 12 г/моль + 4 г/моль = 16 г/моль

масса метана = 3,033 моль * 16 г/моль = 48,53 г

8. Теперь, зная массу метана, мы можем рассчитать его объем в нормальных условиях (н.у.), используя уравнение состояния идеального газа. Один моль идеального газа занимает при н.у. объем равный 22,4 л.

Объем метана (н.у.) = масса метана / молярная масса метана * объем одного моля газа (н.у.)
= 48,53 г / 16 г/моль * 22,4 л/моль
≈ 67,07 л

Таким образом, объем исходного метана (н.у.) составляет приблизительно 67,07 л.