Номер 3, страница 85 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 3*. При гидрировании 7,8 г бензола до циклогексана при нагревании в присутствии катализатора поглотилось 3,36 л водорода (н. у.) Определите выход продукта реакции гидрирования.

Ответ: 50%.

Дано:

Масса бензола $m(C_6H_6) = 7,8$ г

Объем поглотившегося водорода $V(H_2) = 3,36$ л (н. у.)

Найти:

Выход продукта реакции гидрирования $\eta$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции гидрирования бензола до циклогексана: $C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{t, p, кат.} C_6H_{12}$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) исходного бензола. Для этого сначала определим его молярную массу $M(C_6H_6)$. $M(C_6H_6) = 6 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 78$ г/моль.

Теперь найдем количество вещества бензола: $n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{7,8 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 0,1$ моль.

3. Определим, какое количество вещества водорода теоретически необходимо для полного гидрирования 0,1 моль бензола. Из уравнения реакции следует, что соотношение бензола и водорода составляет 1:3. $n_{теор}(H_2) = 3 \cdot n(C_6H_6) = 3 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,3$ моль.

4. Теперь найдем, какое количество вещества водорода практически вступило в реакцию. Так как объем дан для нормальных условий (н. у.), используем молярный объем газа $V_m = 22,4$ л/моль. $n_{практ}(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{3,36 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,15$ моль.

5. Выход продукта реакции ($\eta$) можно рассчитать как отношение практически прореагировавшего количества вещества реагента к теоретически необходимому для полного превращения. $\eta = \frac{n_{практ}(H_2)}{n_{теор}(H_2)} \cdot 100\%$ $\eta = \frac{0,15 \text{ моль}}{0,3 \text{ моль}} \cdot 100\% = 0,5 \cdot 100\% = 50\%$.

Этот же результат можно получить, если рассчитать выход по бензолу. Практически прореагировало 0,15 моль водорода, что соответствует $0,15/3 = 0,05$ моль бензола. Изначально было 0,1 моль. Выход: $\frac{0,05}{0,1} \cdot 100\% = 50\%$.

Ответ: 50%.