Чтобы решить эту задачу, давайте поэтапно разберём реакцию тримеризации ацетилена.
Шаг 1: Определить уравнение реакции
Ацетилен (C₂H₂) при тримеризации образует бензол (C₆H₆). Общее уравнение реакции можно записать так:
[ 3 , \text{C}_2\text{H}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6 ]
Это означает, что 3 молекулы ацетилена дают 1 молекулу бензола.
Шаг 2: Вычислить количество ацетилена в молях
Мы знаем, что объём ацетилена составляет 2,5 л. Чтобы узнать, сколько это моль, воспользуемся формулой:
[ n = \frac{V}{V_m} ]
где:
- ( n ) — количество молей,
- ( V ) — объём газа (в литрах),
- ( V_m ) — объём моля газа при стандартных условиях (примерно 22,4 л/моль).
Подставим данные:
[ n = \frac{2,5 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,1116 , \text{моль} ]
Шаг 3: Определить количество бензола
По уравнению реакции для получения 1 моль бензола необходимо 3 моль ацетилена. Значит, общее количество бензола, которое можно получить из имеющегося количества ацетилена, вычисляется, как:
- Найдём моли бензола:
[ n_{\text{C}_6\text{H}6} = \frac{n{\text{C}_2\text{H}2}}{3} ]
[ n{\text{C}_6\text{H}_6} = \frac{0.1116 , \text{моль}}{3} \approx 0,0372 , \text{моль} ]
Шаг 4: Вычислить массу полученного бензола
Теперь нам нужно знать молекулярную массу бензола (C₆H₆):
[ M_{\text{C}_6\text{H}_6} = 6 \times 12 + 6 \times 1 = 72 + 6 = 78 , \text{г/моль} ]
Теперь можем узнать, сколько грамм бензола получится при 90% выходе реакции:
Найдём теоретическую массу бензола:
[ m_{\text{теор}} = n_{\text{C}_6\text{H}6} \times M{\text{C}_6\text{H}6} ]
[ m{\text{теор}} = 0.0372 , \text{моль} \times 78 , \text{г/моль} \approx 2,9 , \text{г} ]
Теперь учитываем выход реакции в 90%:
[ m_{\text{получ}} = m_{\text{теор}} \times 0,90 ]
[ m_{\text{получ}} = 2,9 , \text{г} \times 0,90 \approx 2,61 , \text{г} ]
Ответ
Масса полученного ароматического соединения (бензола) составляет приблизительно 2,61 грамма.
