Номер 6, страница 173 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

6. При восстановлении 250 г нитробензола получили 150 г анилина. Вычислите, сколько это составляет процентов по сравнению с теоретическим выходом продукта реакции.

Дано:

Масса нитробензола: $m(C_6H_5NO_2) = 250 \text{ г}$
Практическая масса полученного анилина: $m_{практ}(C_6H_5NH_2) = 150 \text{ г}$

Найти:

Выход продукта реакции: $\eta - ?$

Решение:

1. Для решения задачи сначала необходимо определить теоретически возможную массу анилина, которую можно получить из 250 г нитробензола. Для этого запишем уравнение реакции восстановления нитробензола (реакция Зинина):

$C_6H_5NO_2 + 6[H] \xrightarrow{Fe, HCl} C_6H_5NH_2 + 2H_2O$

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль нитробензола образуется 1 моль анилина. Следовательно, их количественное соотношение составляет $\nu(C_6H_5NO_2) : \nu(C_6H_5NH_2) = 1 : 1$.

2. Рассчитаем молярные массы нитробензола ($C_6H_5NO_2$) и анилина ($C_6H_5NH_2$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы ($C \approx 12$, $H \approx 1$, $N \approx 14$, $O \approx 16$):

$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 1 \cdot 14 + 2 \cdot 16 = 72 + 5 + 14 + 32 = 123 \text{ г/моль}$

$M(C_6H_5NH_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 1 \cdot 14 + 2 \cdot 1 = 72 + 5 + 14 + 2 = 93 \text{ г/моль}$

3. Теперь можно вычислить теоретическую массу анилина ($m_{теор}$), которая могла бы образоваться из 250 г нитробензола. Составим пропорцию на основе масс и молярных масс:

При восстановлении $123 \text{ г}$ нитробензола образуется $93 \text{ г}$ анилина.
При восстановлении $250 \text{ г}$ нитробензола образуется $x \text{ г}$ анилина.

$x = m_{теор}(C_6H_5NH_2) = \frac{250 \text{ г} \cdot 93 \text{ г/моль}}{123 \text{ г/моль}} \approx 189.02 \text{ г}$

Таким образом, теоретический выход анилина составляет 189.02 г.

4. Выход продукта реакции ($\eta$) вычисляется как отношение практически полученной массы продукта к теоретически возможной массе, выраженное в процентах.

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

Подставим известные значения в формулу:

$\eta = \frac{150 \text{ г}}{189.02 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 79.356\%$

Округляя до десятых, получаем $\eta \approx 79.4\%$.

Ответ: практический выход анилина составляет 79,4% от теоретически возможного.