Номер 5, страница 75 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава IV. Арены (ароматические углеводороды). Параграф 16. Свойства бензола и его гомологов. Подумайте, ответьте, выполните... - номер 5, страница 75.

Условие.

5. Из 13,44 л ацетилена получили 12 г бензола (н. у.). Сколько это составляет процентов по сравнению с теоретическим выходом продукта?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объем ацетилена $V(C_2H_2) = 13,44$ л

Масса полученного бензола $m_{практ}(C_6H_6) = 12$ г

Условия нормальные (н. у.), молярный объем газа $V_m = 22,4$ л/моль

Перевод данных в систему СИ:

$V(C_2H_2) = 13,44 \text{ л} = 13,44 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$m_{практ}(C_6H_6) = 12 \text{ г} = 0,012 \text{ кг}$

Найти:

Выход продукта $\eta$ (%)

Решение:

1. Запишем уравнение реакции тримеризации ацетилена в бензол (реакция Зелинского):

$3C_2H_2 \xrightarrow{t, C_{акт}} C_6H_6$

2. Найдем количество вещества (число молей) ацетилена, вступившего в реакцию. Так как газ взят при нормальных условиях (н. у.), используем молярный объем газов $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(C_2H_2) = \frac{V(C_2H_2)}{V_m} = \frac{13,44 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,6 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим теоретическое количество вещества бензола. Стехиометрическое соотношение показывает, что из 3 моль ацетилена образуется 1 моль бензола.

$n_{теор}(C_6H_6) = \frac{1}{3} n(C_2H_2) = \frac{1}{3} \cdot 0,6 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

4. Вычислим теоретическую массу бензола. Сначала найдем молярную массу бензола $C_6H_6$.

$M(C_6H_6) = 6 \cdot A_r(C) + 6 \cdot A_r(H) = 6 \cdot 12,01 + 6 \cdot 1,008 \approx 78,11$ г/моль. Для упрощения расчетов часто используют округленные значения: $M(C_6H_6) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 78$ г/моль.

Теперь рассчитаем теоретическую массу бензола, которая могла бы получиться:

$m_{теор}(C_6H_6) = n_{теор}(C_6H_6) \cdot M(C_6H_6) = 0,2 \text{ моль} \cdot 78 \text{ г/моль} = 15,6 \text{ г}$

5. Найдем практический выход продукта в процентах. Это отношение массы продукта, полученной на практике, к теоретически возможной массе.

$\eta = \frac{m_{практ}(C_6H_6)}{m_{теор}(C_6H_6)} \cdot 100\% = \frac{12 \text{ г}}{15,6 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 76,92\%$

Ответ: выход продукта составляет 76,92% от теоретически возможного.