Номер 7, страница 173 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

7. Сколько граммов нитробензола можно получить из 312 г бензола, если массовая доля выхода нитробензола составляет 0,75, или 75 %?

Дано:

Масса бензола $m(C_6H_6) = 312 \text{ г}$

Массовая доля выхода нитробензола $\eta = 75\% = 0,75$

Найти:

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

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции нитрования бензола. Бензол реагирует с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты (катализатор), в результате чего образуется нитробензол и вода.

$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы исходного вещества (бензола) и продукта реакции (нитробензола), используя периодическую таблицу химических элементов.

Молярная масса бензола ($C_6H_6$):

$M(C_6H_6) = 6 \cdot 12,01 + 6 \cdot 1,008 \approx 78 \text{ г/моль}$

Молярная масса нитробензола ($C_6H_5NO_2$):

$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12,01 + 5 \cdot 1,008 + 14,01 + 2 \cdot 16,00 \approx 123 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) бензола, которое вступает в реакцию, по формуле $n = m/M$:

$n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{312 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 4 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрии уравнения реакции, из 1 моль бензола образуется 1 моль нитробензола. Следовательно, из 4 моль бензола теоретически должно образоваться 4 моль нитробензола.

$n_{теор}(C_6H_5NO_2) = n(C_6H_6) = 4 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретически возможную массу нитробензола ($m_{теор}$), которую можно было бы получить при 100% выходе:

$m_{теор}(C_6H_5NO_2) = n_{теор}(C_6H_5NO_2) \cdot M(C_6H_5NO_2) = 4 \text{ моль} \cdot 123 \text{ г/моль} = 492 \text{ г}$

6. Наконец, определим практическую массу нитробензола ($m_{практ}$), зная, что массовая доля выхода продукта составляет 0,75 (или 75%).

$m_{практ} = m_{теор} \cdot \eta$

$m_{практ}(C_6H_5NO_2) = 492 \text{ г} \cdot 0,75 = 369 \text{ г}$

Ответ: из 312 г бензола можно получить 369 г нитробензола.