Question

In reacția de obținere a nitrobenzenului se introduc 19,5 kg benzen, folosindu-se un amestec sulfonitric rezultat prin amestecarea unei soluții de h2so4 98% cu soluție hno3 63%.stiind ca la începutul reactiei raportul molar benzen : acid azotic a fost 1:1.5 si ca la sfârșitul reactiei raportul masic dintre acidul sulfuric si apa este 3:7, se cere:a) cantitatea amestec sulfonitric si b) raportul molar h2so4 :hno3 la sfârșitul reactiei.

Answer 1

C₆H₆ + HONO₂ = C₆H₅-NO₂ + H₂O
M benzen = 78 g/mol    n = m/M = 19,5/ 78 = 0,25 kmoli
INITIAL :  --  C₆H₆ :    n = 0,25 Kmoli
HNO₃ -  n1     n/n1 = 1/1,5     n1 = 1,5n     n1 = 0,375 kmoli    ptr. solutia de acid azotic
md = 0,375·63 = 23,625 kg  c = 63%  ⇒ ms = 0,375·63·100/63 = 37,5kg ⇒
m1 H2O =37,5 - 23,625 = 13,875kg
ptr. solutia de  H₂SO₄ ( n2 moli)  md = 98n2  c = 98%   ms = 98n2·100/98 = 100·n2 kg
m2 H2O = 100n2 - 98n2 = 2n2 kg
H₂O  :  m1 + m2 = (13,875 + 2n2)kg
REACTIONEAZA :  benzenul - 0,25 kmoli,  HNO3 - 0,25 kmoli 
SE FORMEAZA : nitrobenzen - 0,25 kmoli, H2O - 0,25 kmoli  m3 H2O = 4,5kg
SOLUTIA FINALA :  HNO3 : 0,125 kmoli, H2SO4 : n2 moli,  H2O : m1 + m2 + m3 
= (18,375 + 2n2)kg
98n2/ (18,375 + 2n2) = 3/7
7·98n2 = 3(18,375 + 2n2)    680 n2 = 55,125    n2 = 0,081kmoli H2SO4
m H2SO4 = 0,081 ·98 ≈ 7,95kg  ms H2SO4 = 100n2 = 8,107 kg
a) m amestec = 37,5 + 8,107 = 45,607 kg
b) nH2SO4 / n HNO3 = 0,081/0,125 = 0,648