Номер 13, страница 96 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. При восстановлении 61,5 г нитробензола получили 40 г анилина.
Определите выход продукта реакции от теоретически возможного.

Дано:

масса нитробензола $m(C_6H_5NO_2) = 61,5 \text{ г}$

практическая масса полученного анилина $m_{практ}(C_6H_5NH_2) = 40 \text{ г}$

Найти:

Выход продукта реакции $\eta$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции восстановления нитробензола до анилина. Классическим способом является реакция Зинина, где в качестве восстановителя используется, например, железо в соляной кислоте, что можно условно записать с помощью атомарного водорода:

$C_6H_5NO_2 + 6[H] \rightarrow C_6H_5NH_2 + 2H_2O$

Из данного уравнения следует, что из 1 моль нитробензола теоретически образуется 1 моль анилина. Следовательно, их количества вещества соотносятся как $1:1$.

$n(C_6H_5NO_2) : n(C_6H_5NH_2) = 1:1$

2. Вычислим молярные массы нитробензола ($C_6H_5NO_2$) и анилина ($C_6H_5NH_2$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$, $Ar(O)=16$.

Молярная масса нитробензола:

$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 123 \text{ г/моль}$

Молярная масса анилина:

$M(C_6H_5NH_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 1 = 93 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) исходного нитробензола массой 61,5 г:

$n(C_6H_5NO_2) = \frac{m(C_6H_5NO_2)}{M(C_6H_5NO_2)} = \frac{61,5 \text{ г}}{123 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

4. Определим теоретическое количество вещества анилина, которое должно было получиться в реакции. Согласно стехиометрии уравнения:

$n_{теор}(C_6H_5NH_2) = n(C_6H_5NO_2) = 0,5 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретически возможную массу анилина ($m_{теор}$), которая могла бы образоваться из 0,5 моль нитробензола:

$m_{теор}(C_6H_5NH_2) = n_{теор}(C_6H_5NH_2) \cdot M(C_6H_5NH_2) = 0,5 \text{ моль} \cdot 93 \text{ г/моль} = 46,5 \text{ г}$

6. Теперь определим выход продукта реакции ($\eta$). Выход продукта — это отношение массы продукта, полученной практически, к массе, которая должна была получиться теоретически, выраженное в процентах.

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

Подставим наши значения:

$\eta(C_6H_5NH_2) = \frac{m_{практ}(C_6H_5NH_2)}{m_{теор}(C_6H_5NH_2)} \cdot 100\% = \frac{40 \text{ г}}{46,5 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 86,02\%$

Ответ: выход анилина от теоретически возможного составляет $86,02\%$.