Номер 13, страница 98 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Определите массу нитробензола, необходимого для получения 186 г анилина, если выход продукта составляет 75 % от теоретического.

Дано:

$m_{практ}(C₆H₅NH₂) = 186 \text{ г}$
$η = 75 \% = 0.75$

Данные представлены во внесистемных единицах, удобных для химических расчетов, поэтому перевод в СИ не требуется.

Найти:

$m(C₆H₅NO₂) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения анилина из нитробензола (реакция Зинина):
$C₆H₅NO₂ + 6[H] \xrightarrow{Fe, HCl} C₆H₅NH₂ + 2H₂O$

2. Практический выход анилина составляет 186 г, что равно 75% от теоретически возможного. Сначала определим массу анилина, которая была бы получена при 100% выходе реакции (теоретическая масса).
Выход продукта ($η$) рассчитывается по формуле: $η = \frac{m_{практ}}{m_{теор}}$
Из этой формулы выразим теоретическую массу анилина:
$m_{теор}(C₆H₅NH₂) = \frac{m_{практ}(C₆H₅NH₂)}{η} = \frac{186 \text{ г}}{0.75} = 248 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы реагента (нитробензола, $C₆H₅NO₂$) и продукта (анилина, $C₆H₅NH₂$). Используем относительные атомные массы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$, $Ar(O)=16$.
$M(C₆H₅NH₂) = 6 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 14 = 93 \text{ г/моль}$
$M(C₆H₅NO₂) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 123 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число молей) анилина, соответствующее теоретической массе.
$n_{теор}(C₆H₅NH₂) = \frac{m_{теор}(C₆H₅NH₂)}{M(C₆H₅NH₂)} = \frac{248 \text{ г}}{93 \text{ г/моль}} = \frac{8}{3} \text{ моль} ≈ 2.667 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрии уравнения реакции, для получения 1 моль анилина требуется 1 моль нитробензола. Следовательно, их количества вещества равны:
$n(C₆H₅NO₂) = n_{теор}(C₆H₅NH₂) = \frac{8}{3} \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу нитробензола, необходимого для реакции.
$m(C₆H₅NO₂) = n(C₆H₅NO₂) \cdot M(C₆H₅NO₂) = \frac{8}{3} \text{ моль} \cdot 123 \text{ г/моль} = 328 \text{ г}$

Ответ: масса нитробензола, необходимого для получения 186 г анилина, составляет 328 г.