Question

Am 3 probleme de chimie:
1.Se supun mononitrării 460 g toluen cu un amestec sulfonitric în care raportul molar HNO3:H2SO4 este 1:2. Pentru obținerea amestecului s-au utilizat o soluție de acid azotic de concentrație 63% și una de H2SO4 de concentrație 98%. Știind că s-a consumat întreaga cantitate de toluen, iar HNO3 a fost în exces cu 10% se cere:a. scrie ecuația reacției chimice care are loc și calculează masa de mononitrotoluen obținutăb. determină concentrația procentuală a H2SO4 rezidual.
2. Într-un reactor se clorurează termic 210 kg n-butan. Derivații halogenați obținuți sunt în proporție de 29% 1-clorobutan și 71% 2-clorobutan. Acidul clorhidric rezultat neutralizează 400 kg soluție de NaOH de concentrație 32%. Calculează masa de 2-clorobutan obținută și masa de butan rămasă netransformată.
3.Pentru a obține izopropil-benzen se alchilează benzenul în prezență de AlCl3 umedă cu 1 m^3 gaze care conțin propenă. Calculează conținutul procentual molar de propenă în amestecul gazos știind  că se consumă 3,16 l benzen(=0,88 g/ml)

Answer 1

1) Am lăsat reacţia în imaginile de la final.

M toluen = 92
M nitrotoluen = 137 

Calculăm câţi moli de toluen reacţionează:

$\frac{460}{92}=5 \ moli \ toluen$

După cum ai văzut în reacţia din imagine, în urma nitrării rezultă o-nitrotoluen şi p-nitrotoluen (amestec de mononitrotoluen)

2 moli toluen ................. 2*137 amestec mononitrotoluen
5 moli toluen ................. x
x= 685 grame amestec mononitrotoluen

Calculăm câţi moli de HNO3/H2SO4 avem. Reacţia este mol la mol, deci pentru 5 moli de toluen se vor consuma tot 5 moli HNO3/H2SO4.

Aplicăm acel exces de 10% pentru HNO3:

$5*\frac{110}{100}=5.5 \ moli \ HNO3$

Ştim că raportul molar HNO3:H2SO4 este de 1:2, deci pentru 5.5 moli HNO3 o să avem dublu H2SO4.


=> 5.5 moli HNO3 şi 11 moli H2SO4 


Aplicând concentraţiile respective (63% şi 98%) şi înmulţind cu masa molară (pentru a obţine cantitatea în grame) observăm că se simplifică şi în final rămânem cu:

550 grame HNO3 + 1100 grame H2SO4 = 1650 grame amestec sulfonitric

Calculăm concentraţia H2SO4 rezidual, începând prin a afla masa de soluţie finală, care conţine:

685 grame amestec mononitrotoluen
5*18= 90 grame apă 
1650-(0.5*63+6*98) = 1030.5 grame apă + HNO3 şi H2SO4 nereacţionat, din care 6*98=588 grame sunt H2SO4

În total, soluţia finală are: 685+90+1030.5 = 1805.5 grame

Concentraţia H2SO4 = $\frac{588}{1805.5}*100=32.56$


2) C4H10 + Cl2 -> C-C-C-CCl + HCl
C4H10 + Cl2 -> C-C-CCl-C + HCl
C4H10 -> C4H10 (butan netransformat)

M butan = 58

Calculăm câti kmoli de butan avem:

$\frac{210}{58}= 3.62 \ kmoli \ butan$

O să scriu 'moli' în loc de kilomoli (kmoli) de acum, chiar dacă se lucrează în kilograme, ca să nu te bag în ceaţă; o să modific la final rezultatul.

Calculăm câţi moli de NaOH reacţionează cu acidul clorhidric obţinut din reacţie:

32/100*400/40 = 3.2 moli NaOH


=> O să avem tot 3.2 moli HCl obţinuţi din reacţia de clorurare.


Diferenţa dintre numărul molilor de butan introduşi şi a celor de HCl obţinuţi reprezintă numărul molilor de butan rămas netransformat.

3.62 - 3.2 = 0.6 moli butan netransformat


3) C6H6 + CH2=CH-CH3 -> C6H5-CH(CH3)-CH3

Calculăm câţi moli de benzen se consumă:

3.16 L = 3160 ml

densitatea = masă / volum => masa = 0.88 * 3160 = 2780.8 grame benzen

2780.8/78 = 35.651 moli benzen

Reacţia este mol la mol, deci sunt necesari tot 35.651 moli propenă.

35.651 * 22.4 = 798.5824 L propenă

1 m^3 = 1000 L

Concentraţia procentuală = $\frac{798.5824}{1000}*100=79.85%$


=> procentul de propenă din amestecul gazos este 79.85%