Номер 12, страница 47 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

Задания с развёрнутым ответом

12. При действии брома на 78 г бензола получили 78 г бромбензола. Какова массовая доля выхода продукта по отношению к теоретическому?

Дано:

$m(C_6H_6) = 78 \text{ г}$

$m_{практ}(C_6H_5Br) = 78 \text{ г}$

Найти:

$\eta(C_6H_5Br) - ?$

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции бромирования бензола. Эта реакция является реакцией электрофильного замещения и протекает в присутствии катализатора, например, бромида железа(III) ($FeBr_3$).

$C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr$

2. Далее необходимо рассчитать молярные массы реагента (бензола) и продукта (бромбензола). Будем использовать следующие относительные атомные массы: $Ar(C) = 12 \text{ а.е.м.}$, $Ar(H) = 1 \text{ а.е.м.}$, $Ar(Br) = 80 \text{ а.е.м.}$

Молярная масса бензола ($C_6H_6$):

$M(C_6H_6) = 6 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 78 \text{ г/моль}$

Молярная масса бромбензола ($C_6H_5Br$):

$M(C_6H_5Br) = 6 \cdot Ar(C) + 5 \cdot Ar(H) + Ar(Br) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 80 = 157 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) бензола, вступившего в реакцию, используя его массу.

$n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{78 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 1 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между бензолом и бромбензолом составляет 1:1. Это означает, что из 1 моль бензола теоретически должен получиться 1 моль бромбензола.

$n_{теор}(C_6H_5Br) = n(C_6H_6) = 1 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретически возможную массу бромбензола ($m_{теор}$), которая соответствует 100% выходу продукта.

$m_{теор}(C_6H_5Br) = n_{теор}(C_6H_5Br) \cdot M(C_6H_5Br) = 1 \text{ моль} \cdot 157 \text{ г/моль} = 157 \text{ г}$

6. Наконец, определим массовую долю выхода продукта ($\eta$). Это отношение практически полученной массы продукта к теоретически возможной массе, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ}(C_6H_5Br)}{m_{теор}(C_6H_5Br)} \cdot 100\%$

Подставляем известные значения:

$\eta = \frac{78 \text{ г}}{157 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,4968 \cdot 100\% \approx 49,7\%$

Ответ: массовая доля выхода бромбензола по отношению к теоретическому составляет 49,7%.