Номер 9, страница 331 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Вопросы и задания. Параграф 57. Шестичленные гетероциклы. Глава 5. Азот- и серосодержащие органические соединения - номер 9, страница 331.

Условие.

9. При гидрировании 11,2 л паров пиррола (в пересчёте на н. у.) получили 6,2 г пирролидина. Определите выход реакции гидрирования.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объем паров пиррола $V(\text{C}_4\text{H}_5\text{N}) = 11,2$ л (н. у.)
Масса полученного пирролидина $m_{практ}(\text{C}_4\text{H}_9\text{N}) = 6,2$ г

Найти:

Выход реакции гидрирования $\eta$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции гидрирования пиррола. Пиррол ($\text{C}_4\text{H}_5\text{N}$) является гетероциклическим ароматическим соединением с двумя двойными связями. При полном гидрировании (насыщении) этих связей образуется пирролидин ($\text{C}_4\text{H}_9\text{N}$). Для этого требуется 2 молекулы водорода.

$\text{C}_4\text{H}_5\text{N} + 2\text{H}_2 \rightarrow \text{C}_4\text{H}_9\text{N}$

2. Определим количество вещества (в молях) пиррола, вступившего в реакцию. Так как объем дан для нормальных условий (н. у.), мы можем использовать молярный объем газа $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(\text{C}_4\text{H}_5\text{N}) = \frac{V(\text{C}_4\text{H}_5\text{N})}{V_m} = \frac{11,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

3. По стехиометрии реакции, из 1 моль пиррола образуется 1 моль пирролидина. Следовательно, теоретическое количество вещества пирролидина, которое могло бы образоваться, равно количеству вещества исходного пиррола.

$n_{теор}(\text{C}_4\text{H}_9\text{N}) = n(\text{C}_4\text{H}_5\text{N}) = 0,5 \text{ моль}$

4. Рассчитаем молярную массу пирролидина ($\text{C}_4\text{H}_9\text{N}$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$.

$M(\text{C}_4\text{H}_9\text{N}) = 4 \cdot Ar(C) + 9 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(N) = 4 \cdot 12 + 9 \cdot 1 + 14 = 71 \text{ г/моль}$

5. Теперь найдем теоретически возможную массу пирролидина, которая могла бы получиться из 0,5 моль пиррола.

$m_{теор}(\text{C}_4\text{H}_9\text{N}) = n_{теор}(\text{C}_4\text{H}_9\text{N}) \cdot M(\text{C}_4\text{H}_9\text{N}) = 0,5 \text{ моль} \cdot 71 \text{ г/моль} = 35,5 \text{ г}$

6. Выход реакции ($\eta$) равен отношению практически полученной массы продукта к теоретически возможной массе, выраженному в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ}(\text{C}_4\text{H}_9\text{N})}{m_{теор}(\text{C}_4\text{H}_9\text{N})} \cdot 100\%$

Подставляем числовые значения:

$\eta = \frac{6,2 \text{ г}}{35,5 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 17,464... \%$

Округляя результат до десятых, получаем:

$\eta \approx 17,5\%$

Ответ: выход реакции гидрирования составляет 17,5%.