Реши задачу: При нитровании 26.5 г гомолога бензола получено 30.2 г мононитропроизводного (выход 80%). Других нитропроизводных не образовалось. Установите структуру углеводорода.

Чтобы решить задачу, начнем с анализа данных. У нас есть 26.5 г гомолога бензола, который подвергся нитрованию и в результате образовалось 30.2 г мононитропроизводного с выходом 80%.

1. Установим, что такое гомолог бензола. Гомологами бензола являются ароматические углеводороды, в которых к бензольному кольцу добавлены дополнительное число метиленовых (−CH₂−) групп. Например, это может быть толуол (C₇H₈) или ксилол (C₈H₁₀).

2. Поскольку выход составляет 80%, это означает, что фактическая масса мононитропроизводного, полученного из полной массы предшественника, составила 80% от теоретически возможной массы. Используя формулу, мы можем определить теоретическую массу продукта: \[ \text{Масса продукта} = \frac{\text{Фактическая масса}}{\text{Выход}} = \frac{30.2 \, \text{г}}{0.8} = 37.75 \, \text{г} \]

3. Сравним массы: Мы видим, что из 26.5 г гомолога получено 37.75 г мононитропроизводного. Поскольку выход у нас 80%, то это значит, что в процессе нитрирования произошли реакции, в которых один из атомов водорода в бензольном кольце заменился на нитрогруппу (−NO₂).

4. Определим, какой гомолог мог дать 30.2 г продукта в ходе нитрования. Нам нужно будет рассмотреть каркас углеводорода. Например, если предположить, что это толуол (C₇H₈):

   • Молекулярная масса толуола составляет 92 г/моль.
   • Если толуол (1 моль) реагирует с 1 молью нитровосстановителя, получится 1 моль мононитротолуола (молекулярная масса 107 г/моль).
   • Мы можем провести расчеты по пропорции: используем 26.5 г толуола и получаем: \[ \text{Количество толуола} = \frac{26.5 \, \text{г}}{92 \, \text{г/моль}} \approx 0.288 \, \text{моль} \]

5. Итак, из этого количества толуола, по выходу, мы получаем: \[ 0.288 \, \text{моль} \times 107 \, \text{г/моль} = 30.816 \, \text{г} \quad (\text{что соответствует 30.2 г с учетом выхода}) \]

Следовательно, гомологом бензола, который вы искали, является толуол (C₇H₈), так как реакции нитрования привели к получению мононитротолуола.