Номер 8, страница 121 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. При восстановлении 100 г нитробензола получили вдвое меньшую массу анилина. Рассчитайте выход реакции восстановления.

Дано:

масса нитробензола: $m(\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2) = 100 \text{ г}$
масса полученного анилина ($m_{практ}(\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2)$) вдвое меньше массы нитробензола.

Найти:

Выход реакции восстановления: $\eta$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления нитробензола до анилина. Классическим методом является реакция Зинина:

$C_6H_5NO_2 + 6[H] \xrightarrow{Fe, HCl} C_6H_5NH_2 + 2H_2O$

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль нитробензола теоретически должен получиться 1 моль анилина. Таким образом, их молярное соотношение равно 1:1.

$n(\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2) : n(\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2) = 1:1$

2. Рассчитаем молярные массы реагента (нитробензола) и продукта (анилина), используя относительные атомные массы элементов: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$, $Ar(O)=16$.

$M(\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 123 \text{ г/моль}$

$M(\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2) = 6 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 14 = 93 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) исходного нитробензола.

$n(\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2) = \frac{m(\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2)}{M(\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2)} = \frac{100 \text{ г}}{123 \text{ г/моль}} \approx 0.813 \text{ моль}$

4. Определим теоретически возможную массу анилина ($m_{теор}$), которая могла бы образоваться при 100%-ном выходе реакции.

Так как молярное соотношение 1:1, теоретическое количество вещества анилина равно количеству вещества нитробензола:

$n_{теор}(\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2) = n(\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2) \approx 0.813 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем теоретическую массу анилина:

$m_{теор}(\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2) = n_{теор}(\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2) \cdot M(\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2) = 0.813 \text{ моль} \cdot 93 \text{ г/моль} \approx 75.61 \text{ г}$

5. Определим практическую массу анилина ($m_{практ}$), полученную по условию задачи.

$m_{практ}(\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2) = \frac{100 \text{ г}}{2} = 50 \text{ г}$

6. Рассчитаем выход реакции ($\eta$) как отношение практической массы продукта к теоретической, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}} \cdot 100\%$

$\eta = \frac{50 \text{ г}}{75.61 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 66.13\%$

Ответ:выход реакции восстановления составляет 66,13%.