Какая масса бензола потребуется для получения нитробензола массой 393,6 г., если массовая доля выхода...

Для решения задачи нам нужно использовать уравнение реакции нитрования бензола и учесть массовую долю выхода продукта.

Уравнение реакции:

${\text{C}}_6{\text{H}}_6+{\text{HNO}}_3\to {\text{C}}_6{\text{H}}_5{\text{NO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$

Где C₆H₆ — бензол, HNO₃ — азотная кислота, C₆H₅NO₂ — нитробензол.

Шаги решения:

1. Определите молярные массы веществ:

   • Бензол $C₆H₆$: $6\times 12.01+6\times 1.01=78.12\text{г/моль}$
   • Нитробензол $C₆H₅NO₂$: $6\times 12.01+5\times 1.01+14.01+2\times 16.00=123.11\text{г/моль}$

2. Рассчитайте теоретическую массу нитробензола:

   • При 100% выходе, масса нитробензола равна: [ m{\text{теор}} = n \times M{\text{нитробензол}} ] где $n$ — количество молей бензола.

3. Учитывая 80% выход:

   • Масса нитробензола при 80% выходе: [ m{\text{факт}} = 0.80 \times m{\text{теор}} ]

   • Из условия задачи: $m_{\text{факт}}=393.6\text{г}$.

   • Следовательно: $m_{\text{теор}}=\frac{393.6\text{г}}{0.80}=492\text{г}$

4. Рассчитайте количество молей нитробензола:

   [ n{\text{нитробензол}} = \frac{m{\text{теор}}}{M_{\text{нитробензол}}} = \frac{492 \, \text{г}}{123.11 \, \text{г/моль}} \approx 4.00 \, \text{моль} ]

5. Рассчитайте массу бензола:

   • Из стехиометрии реакции видно, что 1 моль бензола образует 1 моль нитробензола. Значит, потребуется 4.00 моль бензола.

   [ m{\text{бензол}} = n{\text{бензол}} \times M_{\text{бензол}} = 4.00 \, \text{моль} \times 78.12 \, \text{г/моль} = 312.48 \, \text{г} ]

Таким образом, для получения 393.6 г нитробензола при массовой доле выхода 80% требуется 312.48 г бензола.

Для решения данной задачи необходимо рассмотреть химическую реакцию получения нитробензола из бензола. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

C6H6 + HNO3 -> C6H5NO2 + H2O

Из уравнения видно, что для получения 1 моля нитробензола $C6H5NO2$ необходимо 1 моль бензола $C6H6$.

1 моль нитробензола весит 123,11 г, поэтому масса 393,6 г нитробензола соответствует примерно 3,2 молям.

Так как массовая доля выхода составляет 80%, то из 3,2 моль нитробензола выходит примерно 2,56 моль.

Следовательно, для получения 2,56 моль нитробензола необходимо такое же количество моль бензола. Молярная масса бензола $C6H6$ составляет 78,11 г/моль, поэтому масса бензола, необходимая для получения 393,6 г нитробензола, будет примерно 200 г.

Итак, для получения 393,6 г нитробензола массой 80% потребуется примерно 200 г бензола.