Формула этана

Определение и формула этана

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Этан – бинарное вещество, предельный углеводород, второй член гомологического ряда.

Химическая формула – $C_2H_6$

Молярная масса равна $30,07$ г/моль.

Физические свойства – в обычных условиях бесцветный газ, не имеет вкуса и запаха. Взрыво- и пожароопасен.

Содержится в составе природного газа, нефти.

Этан впервые был получен на практике в 1834 году Майклом Фарадеем, который проводил электролиз раствора ацетата калия.

Он подумал, что образующееся вещество — это метан и не придал никакого значения своему открытию.

Химические свойства этана

Для этана, как и для любого предельного углеводорода, типичными являются реакции, идущие по свободнорадикальному механизму, такие как галогенирование, нитрование и т.п.
Галогенирование: $C_2H_6 + Hal_2 \overset{h\nu }{\rightarrow} CH_3-CH_2-Hal + HHal$

Нитрование: $C_2H_6 + HNO_3 \overset{t^0 }{\rightarrow} CH_3-CH_2-NO_2 + H_2O$

Сульфохлорирование: $C_2H_6 + SO_2 + Cl_2 \overset{h\nu }{\rightarrow} CH_3-CH_2-SO_2Cl + HCl$

Окисление: $2C_2H_6 + 7O_2 = 4CO_2 + 6H_2O$

Термолиз: $C_2H_6 \overset{t^0, Cr_2O_3}{\rightarrow} CH_2=CH_2 + H_2$

Применение

Этан является наилучшим сырьем для производства этилена, поскольку процесс идет с наибольшей селективностью, чем при применении других углеводородов.

Также этан используется в качестве хладагента в охлаждающих установках.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Газовую смесь $C_2H_6$ и $C_2H_4$ имеющую объем $3$ л пропустили через поглотительную среду, содержащую $200$ мл $3 \%$ -ной бромной воды ( $d = 1,02$ г/мл). В ходе этого процесса образовалось $4,7$ г дибромэтана. Найдите состав исходной смеси углеводородов в объемных процентах.

Решение

В исходной смеси присутствует этан — предельный углеводород, который с бромной водой реагировать не будет, поэтому в реакцию вступит только этилен:

$C_2H_6 + Br_2(aq) \neq$

$C_2H_4 + Br_2(aq) \rightarrow C_2H_4Br_2$

Определим количество вещества брома, израсходованного в ходе химической реакции:

$n(Br_2) = n(C_2H_4Br_2) = \frac{m(C_2H_4Br_2)}{M(C_2H_4Br_2)} = \frac{4,7}{188}= 0,025$ моль

Общее исходное количество брома равно:

$n(Br_2) = \frac{m(Br_2)}{M(Br_2)} = \frac{V \cdot d \cdot w}{M(Br_2)} = \frac{200 \cdot 1,02 \cdot 0,03}{160}= 0,038$ моль

Так как $0,038$ моль $> 0,025$ моль, то бром в поглотительной склянке находится в избытке, поэтому весь этилен прореагировал.

Определим количество $C_2H_4$ , а затем — его объем:

$n(C_2H_4) = n(Br_2) = 0,025$ моль

$V(C_2H_4) = n(C_2H_4) \cdot V_m = 0,025 \cdot 22,4 = 0,56$ л

Отсюда объемные доли $C_2H_6$ и $C_2H_4$ $v_1$ и $v_2$ будут равны:

$v_2 = \frac{V(C_2H_4)}{V(mix)} \cdot 100 = \frac{0,56 }{3} \cdot 100 = 18,67 \%$

$v_1 = 100 \% - 18,67 \% = 81,33 \%$

Ответ

$v_1(C_2H_6) = 81,33 \% ; v_2(C_2H_4) = 18,67 \%$

ПРИМЕР 2

Задание

Смесь $C_2H_6$ и диметиламина пропустили через раствор $H_2SO_4$ , объем газовой смеси при этом уменьшился втрое. Определите массовые доли газообразных веществ до реакции.

Решение

Из данных газов лишь диметиламин реагирует с серной кислотой с образованием твердой соли, поэтому происходит уменьшение объема смеси.

Примем, что в $1$ объёме исходной смеси содержится $х$ объёмов $C_2H_6$ и $(1-x)$ объёмов диметиламина.

При пропускании этой смеси через раствор серной кислоты протекает реакция:

$(CH_3)_2NH + H_2SO_4 \rightarrow (CH_3)_2NH_2 + HSO_4^-$

и в газовой фазе будет присутствовать только этан.

Согдасно условию задачи объем газообразной смеси при этом уменьшился втрое, т.е. $1/х = 3$ , поэтому объём этана равен $х = 1/3$ , тогда объём диметиламина равен $1 - 1/3 = 2/3$ .