Номер 2, страница 11, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Определите, в каком случае выделится больше массы бензола, если взять по 100 г гексана и ацетилена. Подтвердите ответ расчетом.

Дано:

Масса гексана, $m(C_6H_{14}) = 100 \text{ г}$

Масса ацетилена, $m(C_2H_2) = 100 \text{ г}$

Найти:

В каком случае масса полученного бензола ($C_6H_6$) будет больше?

Решение:

Для ответа на вопрос необходимо рассмотреть две реакции получения бензола и рассчитать массу продукта для каждого случая, предполагая, что выход реакции составляет 100%.

1. Получение бензола из гексана

Бензол получают реакцией каталитической дегидроциклизации (ароматизации) гексана:

$C_6H_{14} \xrightarrow{t, Pt} C_6H_6 + 4H_2$

Рассчитаем молярные массы гексана и бензола, используя атомные массы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$.

$M(C_6H_{14}) = 6 \cdot 12 + 14 \cdot 1 = 86 \text{ г/моль}$

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

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль (86 г) гексана образуется 1 моль (78 г) бензола. Составим пропорцию, чтобы найти массу бензола ($m_1$), получаемую из 100 г гексана:

Из 86 г $C_6H_{14}$ → 78 г $C_6H_6$

Из 100 г $C_6H_{14}$ → $m_1$ г $C_6H_6$

$m_1(C_6H_6) = \frac{100 \text{ г} \cdot 78 \text{ г}}{86 \text{ г}} \approx 90.7 \text{ г}$

2. Получение бензола из ацетилена

Бензол получают реакцией тримеризации ацетилена (реакция Зелинского):

$3C_2H_2 \xrightarrow{C_{акт.}, 600^\circ C} C_6H_6$

В этой реакции бензол является единственным продуктом. Согласно закону сохранения массы, масса продуктов реакции равна массе исходных веществ. Следовательно, масса полученного бензола ($m_2$) равна массе исходного ацетилена:

$m_2(C_6H_6) = m(C_2H_2) = 100 \text{ г}$

Проверим это через расчет по уравнению:

$M(C_2H_2) = 2 \cdot 12 + 2 \cdot 1 = 26 \text{ г/моль}$

Масса 3 моль ацетилена: $3 \cdot M(C_2H_2) = 3 \cdot 26 = 78 \text{ г}$.

Масса 1 моль бензола: $M(C_6H_6) = 78 \text{ г/моль}$.

Из 78 г ацетилена получается 78 г бензола. Соотношение масс 1:1, значит, из 100 г ацетилена получится 100 г бензола.

Сравнение результатов:

Масса бензола из 100 г гексана: $m_1 \approx 90.7 \text{ г}$.

Масса бензола из 100 г ацетилена: $m_2 = 100 \text{ г}$.

Поскольку $100 \text{ г} > 90.7 \text{ г}$, больше бензола получится из ацетилена.

Ответ:

Больше массы бензола выделится при использовании 100 г ацетилена. Расчет показывает, что из 100 г ацетилена можно получить 100 г бензола, тогда как из 100 г гексана — примерно 90.7 г бензола.