Question

Se obtine un mol anilina prin reducerea nitrobenzenului. Daca s-a utilizat un exces de 50% HCl, volumul solutiei 4,5M HCl a fost.....

Answer 1

Răspuns:

Calcule:

Etapele de calcul sunt:

a) calculăm numărul de moli de HCl ce dau H₂ pentru  1 mol C₆H₅NH₂

→b) calculăm din concentrația molară (CM) de 4,5 mol/L volumul de HCl care va aduce numărul de moli de HCl strict necesar reacției (teoretic, stoechiometric) →c) calculăm excesul de 50% la acest volum →d) calculăm volumul total de soluție HCl, 4,5M.

Rezolvare

a) Număr moli (n)  de HCl consumat în reacție pentru a produce 3 moli de H₂, necesari formării de 1 mol de anilină:

De pe reacție observăm:

1mol anilină.....se obține din 3 moli H₂.....care H₂ se obține din 6 moli HCl

Rezultă:

număr moli de HCl=n=6 moli

6 moli de HCl vor reprezenta numărul de moli de HCl aduși de soluția de HCl 4,5 M, adică vor fi substanța dizolvată.

b) Calculăm volumul (Vs) de soluție HCl 4,5 M, care conține 6 moli de HCl dizolvați, din concentrația molară:

CM = n moli dizolvați/Vs (mol/L) , Vs=n moli dizolvați/CM

Rezultă:

Vs de HCl = 6 moli/4,5 mol/L=1,33L

Este un volum teoretic.

c) Calculăm volumul de HCl adăugat în plus(V exces) la 1,33L, dacă excesul este de 50%:

Folosim regula de trei simplă:

dacă la 100 %(L) soluția HCl......................se adaugă 50%(L) soluție HCl

atunci la 1,33L soluție.................................se adaugă V exces

V exces=1,33L.50/100=0,67 L (0,665)

d) Calculăm volumul total(Vtotal) de soluție HCl 4,5M:

Este suma:

Vtotal =V teoretic + V exces (L)

V total = 1,33+0,67=2L

R: 2L

Explicație:

Reacția de reducere a nitrobenzenului la fenil-amină(anilină) se face cu hidrogen produs imediat de reacția dintre Fe și HCl. Sunt două reacții chimice:

1) Reducere:

C₆H₅-NO₂ + 6H° (Fe+HCl) = C₆H₅-NH₂ + 2H₂O

6 atomi de H= 3 moli de H₂ și sunt produși prin reacția de mai jos:

2) Obținerea celor 3 moli de H₂:

2HCl +Fe=FeCl₂ + H₂ / dar cum este nevoie de 3 mol de H₂ vom înmulți cu 3

Rezultă:

6HCl +3Fe =3FeCl₂ + 3H₂gaz (în literatura mai veche de specialitate se spune că este hidrogen în stare născândă)

*Necunoscuta din enunțul problemei este volumul total de soluție HCl 4,5 M (mol/L), cu exces de 50%, utilizat în reacția de producere 3moli H₂ gaz, care vor produce 1 mol de anilină.

Din reacțiile de mai sus deducem stoechiometria:

1mol de C₆H₅NO₂....consumă 3moli de H₂...produs de 6moli de HCl....pentru formarea unui (1) mol de C₆H₅ NH₂

Volum total de soluție HCl 4,5 M =   Volum stoechiometric de soluție HCl 4,5 M (adică teoretic, care va aduce numai numărul de moli de HCl necesari în reacție la 1 mol anilină) + Volum exces(în plus cu 50%)

Am considerat că este un exces de volum de soluție de 50%.

Dacă problema se referea la exces de 50% HCl dizolvat, atunci calculele erau:

n moli HCl stoechiometric=6

n moli HCl exces =6 moli.50%/100%=3 moli

n moli HCl total =6+3 = 9 moli

V soluție HCl 4,5 M = n moli HCl /CM =9/4,5=2L

Am notat cu n=număr moli.