Номер 2, страница 171 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. Сколько граммов нитробензола можно получить из 312 г бензола, если массовая доля выхода нитробензола составляет 75%, по сравнению с теоретическим?

Ответ: 369 г.

Дано:

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

Массовая доля выхода нитробензола $\eta = 75\% = 0.75$

В данной задаче единицы измерения (граммы) являются стандартными для химических расчетов, поэтому перевод в систему СИ (килограммы) не требуется.

Найти:

Практическую массу полученного нитробензола $m_{практ}(C_6H_5NO_2)$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции нитрования бензола. Реакция протекает при взаимодействии бензола с азотной кислотой в присутствии серной кислоты в качестве катализатора:

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

Из уравнения реакции следует, что стехиометрическое соотношение между бензолом и нитробензолом составляет 1:1. Это означает, что из 1 моль бензола теоретически можно получить 1 моль нитробензола.

2. Рассчитаем молярные массы исходного вещества (бензола) и продукта реакции (нитробензола), используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы: $A_r(C)=12$, $A_r(H)=1$, $A_r(N)=14$, $A_r(O)=16$.

Молярная масса бензола:

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

Молярная масса нитробензола:

$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 72 + 5 + 14 + 32 = 123 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) бензола, которое вступает в реакцию:

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

4. Согласно уравнению реакции, теоретическое количество вещества нитробензола равно количеству вещества бензола:

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

5. Рассчитаем теоретически возможную массу нитробензола (массу, которая получилась бы 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. Теперь рассчитаем практическую массу нитробензола, которую можно получить, с учетом того, что выход реакции составляет 75%.

Практическая масса продукта равна произведению теоретической массы на долю выхода:

$m_{практ} = m_{теор} \cdot \eta$

$m_{практ}(C_6H_5NO_2) = 492 \text{ г} \cdot 0.75 = 369 \text{ г}$

Ответ: можно получить 369 г нитробензола.