Номер 1, страница 54, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

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

Ответ: 79,36%.

1. Дано:

Масса нитробензола $m(C_6H_5NO_2) = 250$ г

Масса полученного анилина (практический выход) $m_{\text{практ}}(C_6H_5NH_2) = 150$ г

Найти:

Процентный выход анилина $\eta$ - ?

Решение:

Процентный выход продукта реакции ($\eta$) вычисляется как отношение массы продукта, полученного практически, к теоретически возможной массе, выраженное в процентах. Для его нахождения сначала нужно рассчитать теоретический выход анилина.

1. Составим уравнение реакции восстановления нитробензола до анилина. В общем виде (например, по реакции Зинина) оно выглядит так:

$C_6H_5NO_2 + 6[H] \rightarrow C_6H_5NH_2 + 2H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы ($\text{M}$) нитробензола и анилина, используя округленные до целых чисел относительные атомные массы элементов из Периодической системы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$, $Ar(O)=16$.

Молярная масса нитробензола ($C_6H_5NO_2$):

$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 123$ г/моль.

Молярная масса анилина ($C_6H_5NH_2$):

$M(C_6H_5NH_2) = 6 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 14 = 93$ г/моль.

3. Найдем количество вещества ($\text{n}$) исходного нитробензола массой 250 г:

$n(C_6H_5NO_2) = \frac{m(C_6H_5NO_2)}{M(C_6H_5NO_2)} = \frac{250 \text{ г}}{123 \text{ г/моль}} \approx 2.0325$ моль.

4. Согласно стехиометрии уравнения реакции, из 1 моль нитробензола образуется 1 моль анилина. Следовательно, теоретическое количество вещества анилина равно количеству вещества исходного нитробензола:

$n_{\text{теор}}(C_6H_5NH_2) = n(C_6H_5NO_2) \approx 2.0325$ моль.

5. Рассчитаем теоретическую массу анилина ($m_{\text{теор}}$), которая могла бы получиться при 100% выходе:

$m_{\text{теор}}(C_6H_5NH_2) = n_{\text{теор}}(C_6H_5NH_2) \cdot M(C_6H_5NH_2) = 2.0325 \text{ моль} \cdot 93 \text{ г/моль} \approx 189.02$ г.

6. Теперь вычислим процентный выход ($\eta$) реакции, зная практическую (150 г) и теоретическую (189.02 г) массы продукта:

$\eta = \frac{m_{\text{практ}}(C_6H_5NH_2)}{m_{\text{теор}}(C_6H_5NH_2)} \cdot 100\% = \frac{150 \text{ г}}{189.02 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 79.36\%$

Ответ: 79,36%.