Номер 12, страница 49 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

Задания с развёрнутым ответом

12. При нитровании 15,6 г бензола получили нитробензол с выходом 70 %. Определите массу полученного продукта.

Дано:

Масса бензола ($C_6H_6$): $m(C_6H_6) = 15,6 \text{ г}$
Выход продукта ($\eta$): $70 \% \text{ или } 0,7$

(Масса дана в граммах, что является стандартной единицей для химических расчетов, перевод в систему СИ (кг) не требуется для удобства вычислений.)

Найти:

Массу полученного нитробензола: $m_{практ}(C_6H_5NO_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нитрования бензола. Реакция протекает при участии нитрующей смеси (концентрированные азотная и серная кислоты):
$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы бензола ($C_6H_6$) и нитробензола ($C_6H_5NO_2$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$, $Ar(O)=16$.
Молярная масса бензола:
$M(C_6H_6) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 78 \text{ г/моль}$
Молярная масса нитробензола:
$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 123 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества исходного бензола по формуле $n = m/M$:
$n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{15,6 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции, стехиометрическое соотношение бензола и нитробензола составляет 1:1. Следовательно, теоретически из 0,2 моль бензола должно получиться 0,2 моль нитробензола.
$n_{теор}(C_6H_5NO_2) = n(C_6H_6) = 0,2 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретическую массу нитробензола, которая могла бы получиться при 100% выходе реакции, по формуле $m = n \cdot M$:
$m_{теор}(C_6H_5NO_2) = n_{теор}(C_6H_5NO_2) \cdot M(C_6H_5NO_2) = 0,2 \text{ моль} \cdot 123 \text{ г/моль} = 24,6 \text{ г}$

6. Определим практическую массу полученного нитробензола, зная, что выход реакции ($\eta$) составляет 70%. Практическая масса связана с теоретической через выход продукта: $m_{практ} = m_{теор} \cdot \eta$.
$m_{практ}(C_6H_5NO_2) = 24,6 \text{ г} \cdot 0,7 = 17,22 \text{ г}$

Ответ: масса полученного продукта составляет 17,22 г.