Question

Se supune deshidratării avansate în prezenţă de acid fosforic 1000 g soluţie de 1,4-butandiol de concentratie 70%. Butadiena suferă în continuare un proces de adiție de brom.
a. Dacă randamentul deshidratării este de n=60% determinati cantitatea de butadienă formată.
b. Adiţia de brom decurge cu randament de n=100%, dar la purificarea produsului se pierde 20% din acesta. Determinaţi cantitatea de 1,2,3,4-tetrabrombutan care se formează. ​

Answer 1

Răspuns:

Datele problemei

• avem reactia chimica de obtinere butadiena, prin deshidratarea diolului 1,4, in prezenta de acid fosforic:

CH₂-CH₂-CH₂-CH₂  (H₃PO₄)→  CH₂=CH-CH=CH₂ + 2 H₂O

I                       I

OH                  OH

• alcoolul 1,4 butandiol este adus de 1000 g solutie de concentratie procentuala 70%
• randamentul in butadiena, η=60%
• masa teoretica de butadiena obtinuta stoechiometric din masa dizolvata de 1,4 butandiol in 1000 g solutie de C%=70% = mt=?...se va calcula de pe ecuatia chimica
• masa practic obtinuta de butadiena cu randamentul de 60%=mp=? (g).....se v calcula din randament
• avem reactia chimica de aditie Br₂ la butadiena cu formare de 1,2,3,4 tetrabrombutan:

CH₂=CH-CH=CH₂ + 2Br₂→ CH₂ - CH - CH - CH₂

                                            I         I        I        I

                                          Br       Br      Br     Br

• masa de 1,2,3,4 de tetrabrombutan obtinuta stoechiometric din cantitatea de butadiena formata (mp) cu randamentul de 60% = ?=X (g).....se va calcula din ecuatia chimica
• masa de 1,2,3, 4 de tetrabrombutan ramasa, dupa pierderea de 20% de la purificare = ?=Z, g............se va calcula
• masa pierduta =? , o notam cu Y (g)
• mase atomice: A: H=1, O=16, C=12, Br=80  / g/mol

Calcule

a) Cantitatea practic obținuta de butadiena din 1,4 butandiol, cu randament de 60%

• calculam masa de 1,4 butandiol dizolvata (md) in 1000 g solutie de concentratie procentuala de masa egala cu 70%, cu relatia matematica peentru concentratia procentuala:

C%m = md .100/ms

70% = md .100% / 1000 g

md = 700 g de 1,4 butandiol

• calculam masa teoretica de butadiena (C₄H₆) care se obtine stoechiometric din 700 g de 1,4 butandiol (C₄H₁₀O₂):

M C₄H₆=4.A C + 6. A H = 4.12+6.1=54 g/mol

M C₄H₁₀O₂=4.A C + 10. A H + 2 .A O= 4.12+10.1+2.16=90 g/mol

rezulta:

700 g alcool..................mt butadiena

   C₄H₁₀O₂  (H₃PO₄) →       C₄H₆     +    2 H₂O

90 g/mol............................54 g/mol

mt C₄H₆= 700g.54/90 =420 g

• calculam masa practic (mp) obtinuta de C₄H₆ cu randament de 60%, daca mt=420 g, din definitia randamentului:

η in C₄H₆ = m p .100/ mt

60% = mp .100% / 420 g

mp = 60.420 g /100 =252 g

R: 252 g de C₄H₆

b) Cantitatea de 1,2,3,4 tetrabrombutan obtinuta cu pieredere de 20%, in procesul de aditie Brom si purificare

M Br₂= 2.A Br=2.80=160 g/mol

M C₄H₆Br₄=4.AC+6.A H + 4.A Br=4.12+6.1+4.80=54+320=374 g/mol

• calculam masa X, de C₄H₆Br₄, obtinuta stoechiometric din 252 g de C₄H₆ in reactia de aditie Br₂, cu randament de 100% .

252 g butadiena...........................X, g de 1,2,3,4 tetrabrombutan

          C₄H₆    + 2 Br₂    →     C₄H₆Br₄

54 g/mol........................................374 g/mol

X, g = 252 g .374 /54 =1745,33 g de 1,2,3,4 tetrabrombutan

• calculam masa pierduta de 1,2,3,4 tetrabrombutan la purificare, daca pierderea este de 20%, astfel:

daca din 100% (g) 1,2,3,4 tetrabrombutan.........se pierde 20%

atunci din 1745,53 g de 1,2,3,4 tetrabrombutan....se pierde Y

Y= 1745,53 g .20 /100=349 g

• calculam masa ramasa de 1,2,3,4 tetrabrombutan in urma pierderii celor 349 g:

masa ramasa Z= masa intrata la purificare - masa pierduta=

 1745,53 - 349 =1355,53 g

Este cantitatea de produs de aditie obtinuta practic.

R: 1355,53 g

Explicație: