Question

При нитровании фенола концентрированной азотной кислотой получили производной массой 22,9 г. Какой объем аммиака (н.у.) необходимо затратить для получения азотной кислоты , израсходованной на нитрование ? Выход всех реакций считать количественным.

Answer 1

Фенол нитруется до тринитрофенола.
C₆H₅OH + 3HNO₃ = C₆H₂(NO₂)₃ + 3H₂O
Молярная масса тринитрофенола равна 212 грамм/моль, значит количество вещества тринитрофенола равно 22,9/212 = 0,11 моль.
Количество вещества азотной кислоты в три раза больше и равно 0,33 моль.

В цепочке получения азотной кислоты из аммиака три стадии
4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O
2NO + O₂ = 2NO₂
4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃
То есть один моль аммиака даёт один моль азотной кислоты.
Значит, необходимо взять 0,33 моль аммиака.
Он занимает объём 22,4 х 0,33 = 7,392 ≈ 7,4 литра.

Ответ: необходимо затратить 7,4 литра аммиака

Answer 2

Для решения данной задачи, необходимо выразить пропорции между массами и объемами реагентов в уравнении реакции:

C6H5OH + HNO3 -> C6H5NO2 + H2O

1 моль фенола (C6H5OH) соответствует 1 моль азотной кислоты (HNO3), их массы связаны молярными массами:

1 моль C6H5OH = 94,11 г. 1 моль HNO3 = 63,01 г.

Масса полученного производного (C6H5NO2) - 22,9 г.

Теперь, зная массу азотной кислоты, можно рассчитать ее количество в молях:

n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3) = 22,9 г / 63,01 г/моль ≈ 0,364 моль

Учитывая, что каждая моль азотной кислоты получается из одной моли молекулы аммиака (NH3), которая взаимодействует с одной молью молекулы азотной кислоты, можно сделать вывод, что для получения 0,364 моль азотной кислоты необходимо затратить ту же самую количество молей аммиака:

n(NH3) = 0,364 моль

Далее, для вычисления объема аммиака в нормальных условиях, необходимо воспользоваться уравнением состояния идеального газа:

V = n * Vm

где V - объем, n - количество вещества (в молях), Vm - молярный объем газа (при н.у. примерно 22,4 л/моль).

V = n(NH3) * Vm(NH3) = 0,364 моль * 22,4 л/моль ≈ 8,07 л

Таким образом, для получения азотной кислоты, израсходованной на нитрование фенола, необходимо затратить примерно 8,07 л аммиака в нормальных условиях.