Номер 1, страница 16, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1*. При взаимодействии 8,86 мл бензола ($p = 0,88$ г/мл) с 24 г брома был получен бромбензол массой 14,13г. Определите выход бромбензола.

Ответ: 90%.

1*.

Дано:

$V(C_6H_6) = 8.86 \text{ мл}$

$\rho(C_6H_6) = 0.88 \text{ г/мл}$

$m(Br_2) = 24 \text{ г}$

$m_{\text{практ.}}(C_6H_5Br) = 14.13 \text{ г}$

Найти:

$\eta(C_6H_5Br) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции бромирования бензола. Это реакция электрофильного замещения, в результате которой атом водорода в бензольном кольце замещается на атом брома. Катализатором обычно служат галогениды железа(III) или алюминия.

$C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и продукта, используя округленные значения атомных масс: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(Br)=80$.

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

$M(Br_2) = 2 \cdot 80 = 160 \text{ г/моль}$

$M(C_6H_5Br) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 80 = 157 \text{ г/моль}$

3. Найдем массу бензола, а затем его количество вещества (число моль).

$m(C_6H_6) = V(C_6H_6) \cdot \rho(C_6H_6) = 8.86 \text{ мл} \cdot 0.88 \text{ г/мл} = 7.7968 \text{ г}$

$n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{7.7968 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} \approx 0.09996 \text{ моль} \approx 0.1 \text{ моль}$

4. Найдем количество вещества брома.

$n(Br_2) = \frac{m(Br_2)}{M(Br_2)} = \frac{24 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0.15 \text{ моль}$

5. Определим лимитирующий реагент. По уравнению реакции, бензол и бром реагируют в стехиометрическом соотношении 1:1. Сравним количество вещества реагентов:

$n(C_6H_6) = 0.1 \text{ моль}$

$n(Br_2) = 0.15 \text{ моль}$

Поскольку $n(C_6H_6) < n(Br_2)$, бензол находится в недостатке и прореагирует полностью. Бром взят в избытке. Дальнейший расчет теоретического выхода продукта ведется по лимитирующему реагенту, то есть по бензолу.

6. Рассчитаем теоретически возможную массу бромбензола ($m_{\text{теор.}}$). Из уравнения реакции следует, что из 1 моль бензола образуется 1 моль бромбензола.

$n_{\text{теор.}}(C_6H_5Br) = n(C_6H_6) \approx 0.1 \text{ моль}$

$m_{\text{теор.}}(C_6H_5Br) = n_{\text{теор.}}(C_6H_5Br) \cdot M(C_6H_5Br) = 0.1 \text{ моль} \cdot 157 \text{ г/моль} = 15.7 \text{ г}$

Для более точного расчета можно использовать неокругленное значение количества вещества бензола:

$m_{\text{теор.}}(C_6H_5Br) = 0.09996 \text{ моль} \cdot 157 \text{ г/моль} \approx 15.69 \text{ г}$

7. Вычислим выход продукта ($\eta$), который представляет собой отношение практически полученной массы к теоретически возможной массе, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{\text{практ.}}(C_6H_5Br)}{m_{\text{теор.}}(C_6H_5Br)} \cdot 100\%$

$\eta = \frac{14.13 \text{ г}}{15.7 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0.9 \cdot 100\% = 90\%$

Ответ: выход бромбензола составляет 90%.