Какую массу хлорбензола можно получить из бензола массой 156 г и 22.4 л хлора, если выход хлорбензола составляет 80%
Для решения задачи сначала определим уравнение реакции между бензолом (C₆H₆) и хлором (Cl₂) при образовании хлорбензола (C₆H₅Cl):
\[ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl} \]
Находим количество вещества бензола:
Молярная масса бензола (C₆H₆) равна: \[ (6 \times 12) + (6 \times 1) = 72 + 6 = 78 \, \text{г/моль} \]
Теперь рассчитаем количество вещества бензола: \[ n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{156 \, \text{г}}{78 \, \text{г/моль}} = 2 \, \text{моль} \]
Находим количество вещества хлора:
Молярная масса хлора (Cl₂) равна: \[ (2 \times 35.5) = 71 \, \text{г/моль} \]
Объем хлора (22.4 л) при нормальных условиях соответствует 1 моль на 22.4 л. Таким образом, мы имеем: \[ n(Cl_2) = 1 \, \text{моль} \]
Определим, какой из реагентов ограничивает реакцию:
Согласно уравнению, на 1 моль Cl₂ требуется 1 моль C₆H₆. У нас 2 моль бензола и 1 моль хлора, то есть хлор является ограничивающим реагентом.
Находим массу полученного хлорбензола:
Из 1 моля Cl₂ образуется 1 моль C₆H₅Cl. Следовательно, получим 1 моль хлорбензола.
Молярная масса хлорбензола (C₆H₅Cl) равна: \[ (6 \times 12) + (5 \times 1) + (35.5) = 72 + 5 + 35.5 = 112.5 \, \text{г/моль} \]
Масса полученного хлорбензола (при 100% выходе): \[ m(C_6H_5Cl) = n(C_6H_5Cl) \times M(C_6H_5Cl) = 1 \, \text{моль} \times 112.5 \, \text{г/моль} = 112.5 \, \text{г} \]
С учетом выхода 80%: \[ m_{\text{реального}} = 0.8 \times m(C_6H_5Cl) = 0.8 \times 112.5 \, \text{г} = 90 \, \text{г} \]
Таким образом, можно получить 90 г хлорбензола.
