Задачи по химии Рассчитайте массу образовавшегося 1. галогенопроизводного, если 19,5г. бензола взаимодействуют с хлором, который взят в избытке в следующих условиях: а) в присутствии хлорида железа (III); б) при интенсивном облучении светом. 2. Из ацетилена объемом 10,08 л. ( н. у.) был получен бензол. Массовая доля выхода продукта реакции составила 70%. Определите массу полученного бензола. 3. К бензолу массой 35,1 г. прибавили 48г. брома (в присутствии (FeBr3). Рассчитайте массу бромопроизводного, который можно выделить из реакционной смеси. 4. Из циклогексана массой 9, 24г. по реакции дегидрирования в присутствии платинового катализатора получен бензол. Рассчитайте объем бензола, если его плотность равна 0,88г/мл. 5. Бензол, полученный дегидрированием 151 мл. циклогексана ( плотность 0,778 г/мл.), подвергли хлорированию при освещении, образовалось хлорпроизводное массой 300г. Вычислите массовую долю выхода продукта реакции.7)
Расчитаем массу образовавшегося галогенопроизводного для двух случаев:
a) В присутствии хлорида железа IIIIIIIII:
Реакция бензола с хлором в присутствии катализатора например,FeCl3например, FeCl3например,FeCl3 приводит к образованию монохлорбензола. Реакция происходит по следующему уравнению: C6H6+Cl2→FeCl3C6H5Cl+HCl C_6H_6 + Cl_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_5Cl + HCl C6H6+Cl2FeCl3C6H5Cl+HCl
Так как на 1 моль бензола образуется 1 моль монохлорбензола, то образуется 0.25 моль C6H5Cl. Теперь рассчитываем массу образовавшегося хлорпроизводного: mC6H<em>5Cl=n</em>C6H<em>5Cl⋅M</em>C6H5Cl=0.25×112.5=28.125 г m_{C_6H<em>5Cl} = n</em>{C_6H<em>5Cl} \cdot M</em>{C_6H_5Cl} = 0.25 \times 112.5 = 28.125 \text{ г} mC6H<em>5Cl=n</em>C6H<em>5Cl⋅M</em>C6H5Cl=0.25×112.5=28.125г
b) При интенсивном облучении светом:
В этом случае возможно образование более сложных продуктов, но для определенности можно считать, что также образуется монохлорбензол: mC6H5Cl=28.125 г m_{C_6H_5Cl} = 28.125 \text{ г} mC6H5Cl=28.125гвданномслучаетакже,посколькухлортакжебудетреагироватьсбензоломв данном случае так же, поскольку хлор также будет реагировать с бензоломвданномслучаетакже,посколькухлортакжебудетреагироватьсбензолом.
Масса образовавшегося бензола: mC6H<em>6=n</em>C6H<em>6⋅M</em>C6H6=0.15×78=11.7 г m_{C_6H<em>6} = n</em>{C_6H<em>6} \cdot M</em>{C_6H_6} = 0.15 \times 78 = 11.7 \text{ г} mC6H<em>6=n</em>C6H<em>6⋅M</em>C6H6=0.15×78=11.7г
С учетом выхода 70%: mфактический=11.7×0.7=8.19 г m_{фактический} = 11.7 \times 0.7 = 8.19 \text{ г} mфактический=11.7×0.7=8.19г
Задача 3:
Реакция между бензолом и бромом в присутствии FeBr3: C6H6+Br2→FeBr3C6H5Br+HBr C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr C6H6+Br2FeBr3C6H5Br+HBr
По реакции: 1 моль бензола реагирует с 1 моль брома. 1 \text{ моль бензола реагирует с 1 моль брома.} 1мольбензолареагируетс 1 мольброма.
В данном случае реагировать будет 0.3 моль брома, так как он является лимитирующим реагентом. Соответственно, образуется 0.3 моль бромопроизводного. Масса образовавшегося бромопроизводного: mC6H<em>5Br=n</em>C6H<em>5Br⋅M</em>C6H5Br=0.3×192.5=57.75 г m_{C_6H<em>5Br} = n</em>{C_6H<em>5Br} \cdot M</em>{C_6H_5Br} = 0.3 \times 192.5 = 57.75 \text{ г} mC6H<em>5Br=n</em>C6H<em>5Br⋅M</em>C6H5Br=0.3×192.5=57.75г
Задача 4:
Реакция дегидрирования циклогексана: C<em>6H</em>12→C6H6+H2, C<em>6H</em>{12} \rightarrow C_6H_6 + H_2,C<em>6H</em>12→C6H6+H2,
где 1 моль циклогексана дает 1 моль бензола.
Масса циклогексана: mC<em>6H</em>12=9.24 г m_{C<em>6H</em>{12}} = 9.24 \text{ г} mC<em>6H</em>12=9.24г
Следовательно, образуется и 0.11 моль бензола. Масса бензола: mC6H<em>6=n</em>C6H<em>6⋅M</em>C6H6=0.11×78=8.58 г m_{C_6H<em>6} = n</em>{C_6H<em>6} \cdot M</em>{C_6H_6} = 0.11 \times 78 = 8.58 \text{ г} mC6H<em>6=n</em>C6H<em>6⋅M</em>C6H6=0.11×78=8.58г
Теперь вычисляем объем: V=mρ=8.580.88≈9.75 мл V = \frac{m}{\rho} = \frac{8.58}{0.88} \approx 9.75 \text{ мл} V=ρm=0.888.58≈9.75мл
Задача 5:
Сначала находим массу циклогексана: mC<em>6H</em>12=V×ρ=151×0.778≈117.458 г m_{C<em>6H</em>{12}} = V \times \rho = 151 \times 0.778 \approx 117.458 \text{ г} mC<em>6H</em>12=V×ρ=151×0.778≈117.458г
Из 117.458 г циклогексана получите: nC<em>6H</em>12=117.45884≈1.39 моль n_{C<em>6H</em>{12}} = \frac{117.458}{84} \approx 1.39 \text{ моль} nC<em>6H</em>12=84117.458≈1.39моль
Соответственно, образуется 1.39 моль бензола, т.е. 1.39 моль бензола пушистым образом. Масса полученного бензола: mC6H6=1.39×78=108.42 г m_{C_6H_6} = 1.39 \times 78 = 108.42 \text{ г} mC6H6=1.39×78=108.42г
Теперь при хлорировании образуется хлорпроизводное массой 300 г. Далее считаем массовую долю выхода бензола в реакции. выход=108.42300×100≈36.14% \text{выход} = \frac{108.42}{300} \times 100 \approx 36.14 \% выход=300108.42×100≈36.14%
На этом все позиции решены. Если есть еще вопросы по задаче или нужно примеры, дайте знать!
Давайте последовательно решим каждую из задач.
Задача 1:Расчитаем массу образовавшегося галогенопроизводного для двух случаев:
a) В присутствии хлорида железа IIIIIIIII:
Реакция бензола с хлором в присутствии катализатора например,FeCl3например, FeCl3например,FeCl3 приводит к образованию монохлорбензола. Реакция происходит по следующему уравнению:
C6H6+Cl2→FeCl3C6H5Cl+HCl C_6H_6 + Cl_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_5Cl + HCl C6 H6 +Cl2 FeCl3 C6 H5 Cl+HCl
Молярная масса бензола C6H6C6H6C6H6:
6×12+1×1=78 г/моль 6 \times 12 + 1 \times 1 = 78 \text{ г/моль} 6×12+1×1=78 г/моль Молярная масса монохлорбензола C6H5ClC6H5ClC6H5Cl:
6×12+5×1+35.5=112.5 г/моль 6 \times 12 + 5 \times 1 + 35.5 = 112.5 \text{ г/моль} 6×12+5×1+35.5=112.5 г/моль
Находим количество молей бензола:
nC6H6=19.578=0.25 моль n_{C_6H_6} = \frac{19.5}{78} = 0.25 \text{ моль} nC6 H6 =7819.5 =0.25 моль
Так как на 1 моль бензола образуется 1 моль монохлорбензола, то образуется 0.25 моль C6H5Cl.
Теперь рассчитываем массу образовавшегося хлорпроизводного:
mC6H<em>5Cl=n</em>C6H<em>5Cl⋅M</em>C6H5Cl=0.25×112.5=28.125 г m_{C_6H<em>5Cl} = n</em>{C_6H<em>5Cl} \cdot M</em>{C_6H_5Cl} = 0.25 \times 112.5 = 28.125 \text{ г} mC6 H<em>5Cl =n</em>C6 H<em>5Cl⋅M</em>C6 H5 Cl=0.25×112.5=28.125 г
b) При интенсивном облучении светом:
В этом случае возможно образование более сложных продуктов, но для определенности можно считать, что также образуется монохлорбензол:
Задача 2:mC6H5Cl=28.125 г m_{C_6H_5Cl} = 28.125 \text{ г} mC6 H5 Cl =28.125 г вданномслучаетакже,посколькухлортакжебудетреагироватьсбензоломв данном случае так же, поскольку хлор также будет реагировать с бензоломвданномслучаетакже,посколькухлортакжебудетреагироватьсбензолом.
Объем ацетилена – 10.08 л н.у.н.у.н.у. соответствующий количеству молей:
nC2H2=VVm=10.0822.4=0.45 моль n_{C_2H_2} = \frac{V}{V_m} = \frac{10.08}{22.4} = 0.45 \text{ моль} nC2 H2 =Vm V =22.410.08 =0.45 моль
Реакция превращения ацетилена в бензол:
3C2H2→C6H6 3C_2H_2 \rightarrow C_6H_6 3C2 H2 →C6 H6
Отношение:
3 моль C2H2 дают 1 моль C6H6 3 \text{ моль } C_2H_2 \text{ дают } 1 \text{ моль } C_6H_6 3 моль C2 H2 дают 1 моль C6 H6
Количество образовавшегося бензола:
nC6H6=0.453=0.15 моль n_{C_6H_6} = \frac{0.45}{3} = 0.15 \text{ моль} nC6 H6 =30.45 =0.15 моль
Масса образовавшегося бензола:
mC6H<em>6=n</em>C6H<em>6⋅M</em>C6H6=0.15×78=11.7 г m_{C_6H<em>6} = n</em>{C_6H<em>6} \cdot M</em>{C_6H_6} = 0.15 \times 78 = 11.7 \text{ г} mC6 H<em>6 =n</em>C6 H<em>6⋅M</em>C6 H6 =0.15×78=11.7 г
С учетом выхода 70%:
Задача 3:mфактический=11.7×0.7=8.19 г m_{фактический} = 11.7 \times 0.7 = 8.19 \text{ г} mфактический =11.7×0.7=8.19 г
Реакция между бензолом и бромом в присутствии FeBr3:
C6H6+Br2→FeBr3C6H5Br+HBr C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr C6 H6 +Br2 FeBr3 C6 H5 Br+HBr
Молярная масса брома Br2Br2Br2:
2×80=160 г/моль 2 \times 80 = 160 \text{ г/моль} 2×80=160 г/моль Молярная масса бромопроизводного:
C6H5Br=112.5+80=192.5 г/моль C_6H_5Br = 112.5 + 80 = 192.5 \text{ г/моль} C6 H5 Br=112.5+80=192.5 г/моль
Масса брома:
mBr=48 г m_{Br} = 48 \text{ г} mBr =48 г
Вычисляем количество молей брома:
nBr=48160=0.3 моль n_{Br} = \frac{48}{160} = 0.3 \text{ моль} nBr =16048 =0.3 моль
Количество бензола:
nC6H6=35.178=0.45 моль n_{C_6H_6} = \frac{35.1}{78} = 0.45 \text{ моль} nC6 H6 =7835.1 =0.45 моль
По реакции:
1 моль бензола реагирует с 1 моль брома. 1 \text{ моль бензола реагирует с 1 моль брома.} 1 моль бензола реагирует с 1 моль брома.
В данном случае реагировать будет 0.3 моль брома, так как он является лимитирующим реагентом. Соответственно, образуется 0.3 моль бромопроизводного.
Задача 4:Масса образовавшегося бромопроизводного:
mC6H<em>5Br=n</em>C6H<em>5Br⋅M</em>C6H5Br=0.3×192.5=57.75 г m_{C_6H<em>5Br} = n</em>{C_6H<em>5Br} \cdot M</em>{C_6H_5Br} = 0.3 \times 192.5 = 57.75 \text{ г} mC6 H<em>5Br =n</em>C6 H<em>5Br⋅M</em>C6 H5 Br=0.3×192.5=57.75 г
Реакция дегидрирования циклогексана:
C<em>6H</em>12→C6H6+H2, C<em>6H</em>{12} \rightarrow C_6H_6 + H_2,C<em>6H</em>12→C6 H6 +H2 , где 1 моль циклогексана дает 1 моль бензола.
Масса циклогексана:
mC<em>6H</em>12=9.24 г m_{C<em>6H</em>{12}} = 9.24 \text{ г} mC<em>6H</em>12 =9.24 г
Молярная масса циклогексана:
C<em>6H</em>12=6×12+12×1=84 г/моль C<em>6H</em>{12} = 6 \times 12 + 12 \times 1 = 84 \text{ г/моль} C<em>6H</em>12=6×12+12×1=84 г/моль
Количество молей циклогексана:
nC<em>6H</em>12=9.2484=0.11 моль n_{C<em>6H</em>{12}} = \frac{9.24}{84} = 0.11 \text{ моль} nC<em>6H</em>12 =849.24 =0.11 моль
Следовательно, образуется и 0.11 моль бензола.
Масса бензола:
mC6H<em>6=n</em>C6H<em>6⋅M</em>C6H6=0.11×78=8.58 г m_{C_6H<em>6} = n</em>{C_6H<em>6} \cdot M</em>{C_6H_6} = 0.11 \times 78 = 8.58 \text{ г} mC6 H<em>6 =n</em>C6 H<em>6⋅M</em>C6 H6 =0.11×78=8.58 г
Теперь вычисляем объем:
Задача 5:V=mρ=8.580.88≈9.75 мл V = \frac{m}{\rho} = \frac{8.58}{0.88} \approx 9.75 \text{ мл} V=ρm =0.888.58 ≈9.75 мл
Сначала находим массу циклогексана:
mC<em>6H</em>12=V×ρ=151×0.778≈117.458 г m_{C<em>6H</em>{12}} = V \times \rho = 151 \times 0.778 \approx 117.458 \text{ г} mC<em>6H</em>12 =V×ρ=151×0.778≈117.458 г
Из 117.458 г циклогексана получите:
nC<em>6H</em>12=117.45884≈1.39 моль n_{C<em>6H</em>{12}} = \frac{117.458}{84} \approx 1.39 \text{ моль} nC<em>6H</em>12 =84117.458 ≈1.39 моль
Соответственно, образуется 1.39 моль бензола, т.е. 1.39 моль бензола пушистым образом. Масса полученного бензола:
mC6H6=1.39×78=108.42 г m_{C_6H_6} = 1.39 \times 78 = 108.42 \text{ г} mC6 H6 =1.39×78=108.42 г
Теперь при хлорировании образуется хлорпроизводное массой 300 г.
Далее считаем массовую долю выхода бензола в реакции.
выход=108.42300×100≈36.14% \text{выход} = \frac{108.42}{300} \times 100 \approx 36.14 \% выход=300108.42 ×100≈36.14%
На этом все позиции решены. Если есть еще вопросы по задаче или нужно примеры, дайте знать!