Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 3633
2023-09-07 
Вычислите, какой объем этина ($дм^{3}$, н.у.) потребуется для получения такой массы бензола (выход реакции 80 %), при бромировании которого (выход реакции 95 %) образуется бромоводород, который в реакции с нитратом серебра (I) даст осадок массой 20,0 г (выход реакции 100 %).
Решение:
Первый способ
1. Записываем уравнения всех трех реакций и проводим расчеты:
$\overset{z}{ \underset{3 \: моль}{3C_{2}H_{2}}} \overset{t^{ \circ}, кат.}{ \underset{ \eta_{1} = 80 \text{ %}}{ \rightarrow}} \overset{0,14 \: моль}{ \underset{1 \: моль}{C_{6}H_{6}}}$; (1)
$\overset{y}{ \underset{1 \: моль}{C_{6}H_{6}}} + Br_{2} \overset{t^{ \circ}, кат.}{ \underset{ \eta_{2} = 95 \text{ %}}{ \rightarrow}} \overset{0,112 \: моль}{ \underset{1 \: моль}{ C_{6}H_{5}Br}} + HBr$; (2)
$\overset{x}{ \underset{1 \: моль}{HBr}} + AgNO_{3} \underset{ \eta_{3} = 100 \text{ %}}{ \rightarrow} \overset{0,106 \: моль}{ \underset{1 \: моль}{AgBr}} \downarrow + HNO_{3}$; (3)
$M(AgBr) = 188 г/моль$;
$V_{m} = 22,4 дм^{3}/моль$;
$n(AgBr) = \frac{m(AgBr)}{M(AgBr)} = \frac{20,0}{188} = 0,106$ (моль).
Из уравнения (3) следует:
$x = n(HBr)_{практ} = \frac{0,106 \cdot 1}{1} = 0,106$ (моль).
Находим теоретическое химическое количество бромоводорода:
$n(HBr)_{теор} = \frac{m(HBr)_{практ}}{ \eta(HBr)} = \frac{0,106}{ \eta_{2}} = \frac{106}{0,95} = 0,112$ (моль).
Из уравнения (2) следует:
$y = n(C_{6}H_{6})_{практ} = \frac{0,112 \cdot 1}{1} = 0,112$ (моль).
Находим теоретическое химическое количество бензола:
$n(C_{6}H_{6})_{теор} = \frac{m(C_{6}H_{6})_{практ}}{ \eta_{1}} = \frac{0,112}{0,8} = 0,14$ (моль).
Из уравнения (1) следует:
$z = n(C_{2}H_{2}) = \frac{0,14 \cdot 3}{1} = 0,42$ (моль).
$V(C_{2}H_{2}) = n(C_{2}H_{2}) \cdot V_{m} = 0,42 \cdot 22,4 = 9,41 (дм^{3})$.
Второй способ (более рациональный)
Из уравнений (1-3) видно:
$n(C_{6}H_{6}) = n(HBr) = n(AgBr) = 0,106$ моль.
Из уравнения (1) следует:
$n(C_{2}H_{2})_{практ} = 3n(C_{6}H_{6}) = 0,106 \cdot 3 = 0,318$ (моль).
Тогда имеем
$n(C_{2}H_{2})_{теор} = \frac{m(C_{2}H_{2})_{практ}}{ \eta_{1} \cdot \eta_{2} \cdot \eta_{3}} = \frac{0,318}{0,8 \cdot 0,95 \cdot 1} = 0,418$ (моль);
$V(C_{2}H_{2}) = n(C_{2}H_{2}) \cdot V_{m} = 0,418 \cdot 22,4 = 9,36 (дм^{3})$.
Данный результат точнее, чем полученный при решении задачи по первому способу, так как содержит меньшее число промежуточных вычислений с приближенными числами.
Ответ: $V(C_{2}H_{2}) = 9,36 дм^{3}$.
Вычислите, какой объем этина ($дм^{3}$, н.у.) потребуется для получения такой массы бензола (выход реакции 80 %), при бромировании которого (выход реакции 95 %) образуется бромоводород, который в реакции с нитратом серебра (I) даст осадок массой 20,0 г (выход реакции 100 %).
Решение:
Первый способ
1. Записываем уравнения всех трех реакций и проводим расчеты:
$\overset{z}{ \underset{3 \: моль}{3C_{2}H_{2}}} \overset{t^{ \circ}, кат.}{ \underset{ \eta_{1} = 80 \text{ %}}{ \rightarrow}} \overset{0,14 \: моль}{ \underset{1 \: моль}{C_{6}H_{6}}}$; (1)
$\overset{y}{ \underset{1 \: моль}{C_{6}H_{6}}} + Br_{2} \overset{t^{ \circ}, кат.}{ \underset{ \eta_{2} = 95 \text{ %}}{ \rightarrow}} \overset{0,112 \: моль}{ \underset{1 \: моль}{ C_{6}H_{5}Br}} + HBr$; (2)
$\overset{x}{ \underset{1 \: моль}{HBr}} + AgNO_{3} \underset{ \eta_{3} = 100 \text{ %}}{ \rightarrow} \overset{0,106 \: моль}{ \underset{1 \: моль}{AgBr}} \downarrow + HNO_{3}$; (3)
$M(AgBr) = 188 г/моль$;
$V_{m} = 22,4 дм^{3}/моль$;
$n(AgBr) = \frac{m(AgBr)}{M(AgBr)} = \frac{20,0}{188} = 0,106$ (моль).
Из уравнения (3) следует:
$x = n(HBr)_{практ} = \frac{0,106 \cdot 1}{1} = 0,106$ (моль).
Находим теоретическое химическое количество бромоводорода:
$n(HBr)_{теор} = \frac{m(HBr)_{практ}}{ \eta(HBr)} = \frac{0,106}{ \eta_{2}} = \frac{106}{0,95} = 0,112$ (моль).
Из уравнения (2) следует:
$y = n(C_{6}H_{6})_{практ} = \frac{0,112 \cdot 1}{1} = 0,112$ (моль).
Находим теоретическое химическое количество бензола:
$n(C_{6}H_{6})_{теор} = \frac{m(C_{6}H_{6})_{практ}}{ \eta_{1}} = \frac{0,112}{0,8} = 0,14$ (моль).
Из уравнения (1) следует:
$z = n(C_{2}H_{2}) = \frac{0,14 \cdot 3}{1} = 0,42$ (моль).
$V(C_{2}H_{2}) = n(C_{2}H_{2}) \cdot V_{m} = 0,42 \cdot 22,4 = 9,41 (дм^{3})$.
Второй способ (более рациональный)
Из уравнений (1-3) видно:
$n(C_{6}H_{6}) = n(HBr) = n(AgBr) = 0,106$ моль.
Из уравнения (1) следует:
$n(C_{2}H_{2})_{практ} = 3n(C_{6}H_{6}) = 0,106 \cdot 3 = 0,318$ (моль).
Тогда имеем
$n(C_{2}H_{2})_{теор} = \frac{m(C_{2}H_{2})_{практ}}{ \eta_{1} \cdot \eta_{2} \cdot \eta_{3}} = \frac{0,318}{0,8 \cdot 0,95 \cdot 1} = 0,418$ (моль);
$V(C_{2}H_{2}) = n(C_{2}H_{2}) \cdot V_{m} = 0,418 \cdot 22,4 = 9,36 (дм^{3})$.
Данный результат точнее, чем полученный при решении задачи по первому способу, так как содержит меньшее число промежуточных вычислений с приближенными числами.
Ответ: $V(C_{2}H_{2}) = 9,36 дм^{3}$.
