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

Для решения задачи начнем с определения, о каком гомологе бензола идет речь. Гомологи бензола — это соединения, содержащие бензольное ядро с одной или несколькими алкильными группами.

Сначала нам нужно выяснить, сколько мононитропроизводного было получено из заданного количества гомолога. Дано, что выход составил 80%. Это значит, что фактически было получено 30.2 г мононитропроизводного при теоретическом выходе. Найдем теоретически возможный выход:

\[ \text{Теоретический выход} = \frac{30.2 \, \text{г}}{0.80} = 37.75 \, \text{г} \]

Теперь мы можем установить, сколько начального вещества (гомолога бензола) было использовано для получения этого количества нитропроизводного.

Поскольку в реакции нитрования один моль гомолога дает один моль мононитропроизводного, можем использовать следующие соотношения. Для вычислений удобно знать молекулярные массы:

• Молярная масса бензола (C6H6) = 78 г/моль.
• Гомологи бензола будут иметь общую формулу CnH2n+6.

Давайте попробуем обследовать несколько возможных гомологов.

Если взять гомологом бензола, в частности, толуол (C7H8), его молярная масса составляет 92 г/моль:

По формуле:

1 моль толуола (92 г) даёт 1 моль мононитротолуола.

Теперь найдем, какой гомолог подходит для 26.5 г:

Это у нас: \[ \frac{26.5 \, \text{г}}{92 \, \text{г/моль}} \approx 0.288 моль \]

Следовательно, теоретически при идеальном выходе должно быть: \[ 0.288 \, \text{моль} \times 92 \, \text{г/моль} = 26.5 \, \text{г} \]

Однако выход составил 37.75 г, что говорит о том, что 26.5 г толуола действительно может дать 30.2 г мононитропроизводного при выходе 80%.

Таким образом, структура углеводорода, из которого получилось мононитропроизводное, — это толуол (C7H8).