Задание 10: Анилин — один из крупнотоннажных продуктов химической промышленности. Основной способ его промышленного производства — каталитическое гидрирование нитробензола. Сколько килограммов нитробензола потребуется для получения 27,9 кг анилина, если выход продукта реакции составляет 75%?

Для решения этой задачи, сначала определим теоретическое количество анилина, которое можно получить из нитробензола, учитывая выход продукта реакции. 1. Расчет теоретического выхода анилина: Если 27,9 кг анилина — это 75% от теоретического выхода, то теоретический выход можно найти по формуле: \[\text{Теоретический выход} = \frac{\text{Фактический выход}}{\text{Выход в процентах}} \times 100\] \[\text{Теоретический выход} = \frac{27.9 \text{ кг}}{75} \times 100 = 37.2 \text{ кг}\] 2. Определение необходимого количества нитробензола: Реакция каталитического гидрирования нитробензола в анилин выглядит следующим образом: \[\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2 + 2\text{H}_2\text{O}\] Молярная масса нитробензола (C₆H₅NO₂) = 12 * 6 + 1 * 5 + 14 + 16 * 2 = 72 + 5 + 14 + 32 = 123 г/моль Молярная масса анилина (C₆H₅NH₂) = 12 * 6 + 1 * 5 + 14 + 1 * 2 = 72 + 5 + 14 + 2 = 93 г/моль Из уравнения реакции видно, что из 1 моля нитробензола получается 1 моль анилина. Значит, соотношение масс нитробензола к анилину равно соотношению их молярных масс: \[\frac{\text{Масса нитробензола}}{\text{Масса анилина}} = \frac{123 \text{ г/моль}}{93 \text{ г/моль}}\] Теперь мы знаем, что теоретический выход анилина составляет 37.2 кг. Рассчитаем массу нитробензола, необходимую для получения 37.2 кг анилина: \[\text{Масса нитробензола} = \frac{123 \text{ г/моль}}{93 \text{ г/моль}} \times 37.2 \text{ кг}\] \[\text{Масса нитробензола} = \frac{123}{93} \times 37.2 \approx 49.2 \text{ кг}\] Ответ: Для получения 27,9 кг анилина при выходе 75% потребуется 49.2 кг нитробензола.