Бензол та його похідні є важливими хімічними сполуками, що використовуються в різних галузях промисловості. Однією з таких сполук є нітробензол, який отримують шляхом нітрування бензолу. Нітробензол широко використовується у виробництві пластмас, барвників, лікарських препаратів та інших хімічних продуктів.
Одним з основних питань, пов'язаних з виробництвом нітробензолу, є розрахунок необхідної кількості бензолу для отримання певної кількості нітробензолу. Розрахунки проводяться на основі стехіометрії реакції нітрування, яка дозволяє визначити співвідношення між молярними кількостями реагентів і продуктів.
Давайте розглянемо приклад розрахунку кількості нітробензолу, який можна отримати з 312 грамів бензолу. Для цього нам потрібно знати молярну масу бензолу та нітробензолу, а також стехіометричне співвідношення між ними. Знаючи ці дані, ми зможемо провести розрахунок і визначити кількість нітробензолу, яке вийде в результаті реакції.
Кількість нітробензолу з 312 грамів бензолу
Для розрахунку кількості нітробензолу з 312 грамів бензолу необхідно врахувати, що кожен атом вуглецю в бензолі замінюється на одну групу NO2 в нітробензолі. Таким чином, молярна маса нітробензолу дорівнює сумі молярних мас атомів вуглецю (12 г/моль) і атомів азоту (14 г/моль), помножених на 2 для кожної групи NO2.
Молярна маса нітробензолу = (12 г/моль * 6 атомів вуглецю) +(14 г/моль * 2 атоми азоту) = 92 г / моль
Далі, щоб знайти кількість молей нітробензолу, необхідно розділити масу бензолу на його молярну масу:
- Молі бензолу = маса бензолу / молярна маса бензолу
- Молі бензолу = 312 г / 78 г / моль = 4 молі
Таким чином, в 312 грамах бензолу міститься 4 моля нітробензолу, за умови повного перетворення бензолу в нітробензол. Щоб знайти масу нітробензолу, необхідно помножити кількість молей на його молярну масу:
- Маса нітробензолу = молі нітробензолу * молярна маса нітробензолу
- Маса нітробензолу = 4 молі * 92 г/моль = 368 г
Таким чином, з 312 грамів бензолу можна отримати 368 грамів нітробензолу при повному реагуванні.
Способи розрахунку кількості
Існує кілька способів розрахунку кількості нітробензолу із заданої кількості бензолу. Вони засновані на хімічних перетвореннях і співвідношеннях між речовинами.
Спосіб 1: Розрахунок на основі молярних пропорцій. Для цього необхідно знати молярну масу бензолу і нітробензолу, а також встановлене хімічне рівняння реакції. Відповідно до рівняння реакції, встановленого експериментально, можна встановити співвідношення між кількістю молей бензолу та нітробензолу. Потім, знаючи масу бензолу, можна розрахувати кількість нітробензолу за відповідною формулою.
Спосіб 2: Розрахунок на основі еквівалентних величин. Еквівалентна кількість речовини визначається за рівнянням реакції і виражається в еквівалентах. За еквівалентною кількістю бензолу можна визначити еквівалентну кількість нітробензолу і, відповідно, його масу.
Спосіб 3: Розрахунок на основі стехіометричного співвідношення. Стехіометричне співвідношення визначається експериментально або через хімічні рівняння реакцій. Виходячи зі стехіометричного співвідношення, можна визначити кількість бензолу та нітробензолу в реакції. Знаючи масу бензолу, можна розрахувати кількість нітробензолу за відповідним відношенням.
Вибір методу розрахунку кількості нітробензолу залежить від доступних даних і встановлених умов експерименту. Важливо правильно визначити співвідношення між речовинами і враховувати всі необхідні фактори для досягнення точних результатів.
Приклад розрахунку
Для розрахунку кількості нітробензолу з 312 грамів бензолу необхідно врахувати молярну масу і коефіцієнти реакції.
Молярна маса бензолу (C6H6) дорівнює 78 г / моль, а молярна маса нітробензолу (C6H5NO2) становить 123 г/моль.
При реакції нітрації один моль бензолу перетворюється в один моль нітробензолу.
Для розрахунку кількості нітробензолу в 312 грамах бензолу, скористаємося пропорцією:
1 моль бензолу = 1 моль нітробензолу
78 г бензолу = 123 г нітробензолу
312 г бензолу = х г нітробензолу
Вирішуючи пропорцію, отримуємо:
х = (312 г * 123 г нітробензолу ) / 78 г бензолу
х ≈ 494.77 г нітробензолу
Таким чином, з 312 грамів бензолу можна отримати близько 494.77 грамів нітробензолу.