Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Бутан

Характеристики и физические свойства бутана

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
В обычных условиях (при 25oС и атмосферном давлении) бутан представляет собой бесцветный газ со специфическим запахом (строение молекулы приведено на рис. 1), которой легко сжижается при температуре от -0,5oС.

Бутан практически не растворим в воде, так как его молекулы малополярны и не взаимодействуют с молекулами воды. Он хорошо растворяется в неполярных органических растворителях, таких как бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и др.

Строение молекулы бутана

Рис. 1. Строение молекулы бутана.

Таблица 1. Физические свойства бутана.

Молекулярная формула

C4H10

Молярная масса

58

Плотность (0oС), г/см3

0,6010

Температура плавления, oС

-138,4

Температура кипения, oС

-0,5

Получение бутана

Основными источникамибутанаявляются нефть и природный газ. Его можно выделить фракционной перегонкой природного газа или бензиновой фракции нефти.

В лабораторных условиях бутан получают следующими способами:

— гидрированием непредельных углеводородов

CH3-CH2-CH=CH2 + H2→CH3-CH2-CH2-CH3 (kat = Ni, to);

— восстановлением галогеналканов

C4H9I + HI →C4H10 + I2 (to);

— по реакции щелочного плавления солей одноосновных органических кислот

C4H0-COONa + NaOH → C4H10 + Na2CO3 (to);

— взаимодействием галогеналканов с металлическим натрием (реакция Вюрца)

2C2H5Br + 2Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr.

Химические свойства бутана

В обычных условиях бутан не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Для бутана наиболее характерны реакции, протекающие по радикальному механизму. Энергетически более выгоден гомолитический разрыв связей C-H и C-C, чем их гетеролитический разрыв.

Все химические превращения бутана протекают с расщеплением:

1) cвязей C-H

  • галогенирование (SR)

CH3-CH2-CH2-CH3 + Br2→ CH3-CHBr-CH2-CH3 + HBr (hv).

  • нитрование (SR)

CH3-CH2-CH2-CH3 + HONO2 (dilute)→ CH3-C(NO2)H-CH2-CH3 + H2O (to).

  • сульфохлорирование (SR)

C4H10 + SO2 + Cl2→ C4H9-SO2Cl + HCl↑ (hv).

  • дегидрирование

CH3-CH2-CH2-CH3→ CH2=CH-CH2-CH3 + H2 (kat = Ni, to).

  • дегидроциклизация

CH3-CH2-CH2-CH3→ C4H8 + H2 (kat = Cr2O3, to).

2) связей C-H и C-C

  • окисление

2C4H10 + 26O2→8CO2 + 10H2O (to).

Применение бутана

Бутан используется для получения бутадиена, являющегося сырьем для производства синтетического каучука, а также используется в быту (баллонный газ).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Определите массу хлора, необходимого для хлорирования по первой стадии 3,2 л бутана.
Решение Запишем уравнение реакции хлорирования бутана:

C4H10 + Cl2 = C4H9Cl + HCl.

Найдем количество вещества бутана:

n = V/ Vm;

n(C4H10) = V(C4H10) / Vm;

n(C4H10) = 3,2 / 22,4 = 0,14 моль.

Согласно уравнению реакции n(C4H10) : n(Cl2) = 1:1, значит,количество моль хлора равно:

n(Cl2) = n(C4H10) =0,14моль.

Тогда, масса хлора будет равна (молярная масса – 71 г/моль):

m(Cl2) = n(Cl2) × M(Cl2);

m(Cl2) = n(Cl2) × M(Cl2);

m(Cl2)=0,14 ×71= 9,94 г.

Ответ Масса хлора равна 9,94 г.
ПРИМЕР 2
Задание Рассчитайте объемы хлора и бутана, приведенные к нормальным условиям, которые потребуются для получения 2,2-дихлорбутана массой 5,5 г.
Решение Запишем уравнение реакции хлорирования бутана до 2,2-дихлорбутана (реакция происходит под действием УФ-излучения):

H3C-CH2-CH2-CH3 + 2Cl2 = H3C-CCl2-CH2-CH3 + 2HCl.

Рассчитаем количество вещества 2,2-дихлорбутана (молярная масса равна – 127 г/моль):

n = m / M;

n(C4H8Cl2) = m (C4H8Cl2) / M (C4H8Cl2);

n(C4H8Cl2) = 5,5 / 127 = 0,04 моль.

Согласно уравнению реакции n(C4H8Cl2) : n(C4H10) = 1:1, т.е. n(C4H8Cl2) = n(C4H10) = 0,04 моль. Тогда объем бутана будет равен:

V = n × Vm;

V(C4H10) = n(C4H10) × Vm;

V(C4H10) = 0,04 × 22,4 = 0,896 л.

По уравнению реакции найдем количество вещества хлора. n(C4H8Cl2) : n(Cl2) = 1:2, т.е. n(Cl2) = 2 × n(C4H8Cl2) = 2 × 0,04 = 0,08 моль. Тогда объем хлора будет равен:

V = n × Vm;

V(Cl2) = n(Cl2) × Vm;

V(Cl2) = 0,08 × 22,4 = 1,792л.

Ответ Объемы хлора и бутана равны 1,792 и 0,896 л соответственно.
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.