4. Задача. При нитровании бензола массой 117 г получено 180 г нитробензола. Сколько это составляет процентов от теоретического выхода?

Решение:

Данная задача требует расчёта фактического выхода продукта в процентах от теоретически возможного.

1. Определим теоретический выход нитробензола.

Молярная масса бензола (C₆H₆): \( M(\text{C}_6\text{H}_6) = 6 \cdot 12.011 + 6 \cdot 1.008 = 72.066 + 6.048 = 78.114 \) г/моль.

Молярная масса нитробензола (C₆H₅NO₂): \( M(\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2) = 6 \cdot 12.011 + 5 \cdot 1.008 + 14.007 + 2 \cdot 15.999 = 72.066 + 5.040 + 14.007 + 31.998 = 123.111 \) г/моль.

Реакция нитрования бензола:

\( \text{C}_6\text{H}_6 + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O} \)

Из уравнения видно, что 1 моль бензола (78.114 г) теоретически образует 1 моль нитробензола (123.111 г).

Теперь рассчитаем теоретический выход нитробензола из 117 г бензола:

\[ \text{Теоретический выход} = \frac{117 \text{ г C}_6\text{H}_6}{78.114 \text{ г/моль C}_6\text{H}_6} \times 123.111 \text{ г/моль C}_6\text{H}_5\text{NO}_2 \approx 1.498 \text{ моль} \times 123.111 \text{ г/моль} \approx 184.43 \text{ г} \]

2. Рассчитаем процент выхода.

Процент выхода = \\(\frac{\text{Фактический выход}}{\text{Теоретический выход}} \times 100\%\)

\[ \text{Процент выхода} = \frac{180 \text{ г}}{184.43 \text{ г}} \times 100\% \approx 97.59 \% \]

Ответ: Полученный нитробензол составляет приблизительно 97.59% от теоретического выхода.