4,48 л (қ.ж) бензолды 25,2 г – 50 % тік азотқышқылы ерітіндісімен әрекеттесіп белгісіз 42 г қосылыс түзілді. Пайда болған өнімнің практикалық шығымы ?
Чтобы рассчитать практический выход продукта из данной реакции, мы сначала должны определить, какая реакция происходит между бензолом и азотной кислотой. Обычно, бензол реагирует с азотной кислотой с образованием нитробензола.
- Рассчитаем количество бензола в моль: Бензол (C6H6) имеет молярную массу примерно 78,11 г/моль.
4,48 л бензола (при нормальных условиях) можно перевести в массу, используя плотность бензола (приблизительно 0,876 г/мл). Соответственно:
\[ 4,48 \ \text{л} = 4480 \ \text{мл} \]
Масса бензола:
\[ 4480 \ \text{мл} \times 0,876 \ \text{г/мл} \approx 3923,68 \ \text{г} \]
Количество моль бензола:
\[ n_{C6H6} = \frac{3923,68 \ \text{г}}{78,11 \ \text{г/моль}} \approx 50,19 \ \text{моль} \]
- Теперь рассчитаем количество азотной кислоты в моль: 50% раствор азотной кислоты — это значит, что в 100 г раствора содержится 50 г HNO3.
В 25,2 г раствора будет содержаться:
\[ \frac{50 \ \text{г HNO3}}{100 \ \text{г раствора}} \times 25,2 \ \text{г} = 12,6 \ \text{г HNO3} \]
Молярная масса HNO3 составляет примерно 63 г/моль.
Количество моль HNO3:
\[ n_{HNO3} = \frac{12,6 \ \text{г}}{63 \ \text{г/моль}} \approx 0,2 \ \text{моль} \]
- Определим, какой из реагентов является лимитирующим. Для реакции между бензолом и азотной кислотой (в зависимости от стехиометрии) будет использовано 1 моль HNO3 на 1 моль бензола, в этом случае:
Количество бензола с учетом 0,2 моль азотной кислоты:
\[ 50,19 \ \text{моль C6H6} \text{ и } 0,2 \ \text{моль HNO3} \implies \text{лимитирующий реагент - HNO3} \]
- Найдем теоретически возможное количество нитробензола, образующегося из 0,2 моль HNO3:
В реакции образуется 1 моль нитробензола на 1 моль HNO3, то есть мы можем получить 0,2 моль нитробензола.
Молярная масса нитробензола (C6H5NO2) составляет приблизительно 123 г/моль.
Теоретически возможная масса нитробензола:
\[ 0,2 \ \text{моль} \times 123 \ \text{г/моль} = 24,6 \ \text{г} \]
- Теперь определим практический выход:
Практический выход (выражается в процентах) можно рассчитать по формуле:
\[ \text{Практический выход (\%)} = \left( \frac{\text{экспериментально полученная масса продукта}}{\text{теоретически возможная масса продукта}} \right) \times 100 \]
Подставим известные значения:
\[ \text{Практический выход (\%)} = \left( \frac{42 \ \text{г}}{24,6 \ \text{г}} \right) \times 100 \approx 170,32 \% \]
Технически полученный процент выхода превышает 100%, что указывает на то, что, вероятно, конечный продукт содержит воду или другие примеси. Однако, исходя из расчетов, это приводит к выводам о возможных ошибках в эксперименте.
Таким образом, практический выход составил приблизительно 170,32%.
