дано:
- масса циклогексана = 4,2 г
- выход бензола = 80 %
- масса нитробензола = 3,69 г
найти:
выход продукта реакции нитрования.
решение:
1. Рассчитаем количество вещества циклогексана:
Молярная масса циклогексана (C6H12):
M(C6H12) = 6 * 12 + 12 * 1 = 72 + 12 = 84 г/моль
Количество вещества циклогексана:
n(cyclohexane) = масса / молярная масса = 4,2 г / 84 г/моль = 0,05 моль
2. По уравнению реакции дегидрирования циклогексана образуется бензол (C6H6):
C6H12 → C6H6 + H2
Из 1 моль циклогексана получается 1 моль бензола. Следовательно, теоретически из 0,05 моль циклогексана получится 0,05 моль бензола.
3. Учитывая выход 80 %, рассчитываем массу полученного бензола:
Масса бензола = n(benzene) * M(benzene)
Молярная масса бензола (C6H6):
M(C6H6) = 6 * 12 + 6 * 1 = 72 + 6 = 78 г/моль
Теоретическая масса бензола:
m(benzene) = 0,05 моль * 78 г/моль = 3,9 г
Учитывая выход:
Реальная масса бензола = теоретическая масса * выход
Реальная масса бензола = 3,9 г * 0,8 = 3,12 г
4. Теперь рассмотрим реакцию нитрования:
C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O
Из 1 моль бензола получается 1 моль нитробензола.
5. Рассчитаем количество вещества нитробензола:
n(nitrobenzene) = масса / молярная масса
Молярная масса нитробензола (C6H5NO2):
M(C6H5NO2) = 6 * 12 + 5 * 1 + 14 + 2 * 16 = 72 + 5 + 14 + 32 = 123 г/моль
Количество вещества нитробензола:
n(nitrobenzene) = 3,69 г / 123 г/моль ≈ 0,03 моль
6. Теперь найдем выход реакции нитрования:
Выход = (n(реально полученного продукта) / n(теоретически возможного продукта)) * 100%
n(теоретически возможного продукта) = n(benzene) = 0,04 моль
Выход = (0,03 моль / 0,04 моль) * 100% = 75%
ответ:
Выход продукта реакции нитрования составляет 75 %.