Какими массовыми долями обладают вещества в исходной смеси, если для каталитического восстановления 5,34 г смеси

Давайте решим данную задачу пошагово.

Шаг 1: Найдем количество вещества водорода (Н₂) при н.у. используя уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Поскольку задача говорит об использовании 2,688 л водорода при н.у., то давление и температура постоянны и равны 1 атмосфере и 273 К соответственно. Универсальная газовая постоянная R равна 0,0821 л·атм/моль·К.

Теперь, подставим известные значения в уравнение состояния идеального газа:

\(P \cdot V = n \cdot R \cdot T\)

\(1 \cdot 2,688 = n \cdot 0,0821 \cdot 273\)

\(2,688 = n \cdot 22,4143\)

Шаг 2: Найдем количество вещества водорода (Н₂) в молях. Разделим оба выражения на 22,4143:

\(n = \frac{2,688}{22,4143}\)

\(n \approx 0,1201\) моль

Шаг 3: Составим уравнение реакции восстановления нитробензола и n-нитротолуола каталитическим водородом:

\(C₆H₅NO₂ + 6H₂ \rightarrow C₆H₅NH₂ + 2H₂O\)
\(C₇H₇NO₂ + 7H₂ \rightarrow C₇H₇NH₂ + 2H₂O\)

Шаг 4: Поскольку только нитробензол (C₆H₅NO₂) и n-нитротолуол (C₇H₇NO₂) реагируют с водородом, то они являются единственными веществами в исходной смеси.

Шаг 5: Найдем массу нитробензола и n-нитротолуола, используя информацию о молярной массе этих веществ. Молярная масса нитробензола (C₆H₅NO₂) равна 123,11 г/моль, а молярная масса n-нитротолуола (C₇H₇NO₂) равна 137,14 г/моль.

Для нитробензола:
Масса нитробензола = количество вещества * молярная масса

\(m_1 = n \cdot M_1\)
\(m_1 = 0,1201 \cdot 123,11\)
\(m_1 \approx 14,76\) г

Для n-нитротолуола:
Масса n-нитротолуола = количество вещества * молярная масса

\(m_2 = n \cdot M_2\)
\(m_2 = 0,1201 \cdot 137,14\)
\(m_2 \approx 16,47\) г

Шаг 6: Найдем массовые доли нитробензола и n-нитротолуола в исходной смеси. Сумма массовых долей должна быть равна 1.

Массовая доля нитробензола = масса нитробензола / общая масса смеси

\(x_1 = \frac{m_1}{m_1 + m_2}\)
\(x_1 = \frac{14,76}{14,76 + 16,47}\)
\(x_1 \approx 0,4724\) или округленно 47,24%

Массовая доля n-нитротолуола = масса n-нитротолуола / общая масса смеси

\(x_2 = \frac{m_2}{m_1 + m_2}\)
\(x_2 = \frac{16,47}{14,76 + 16,47}\)
\(x_2 \approx 0,5276\) или округленно 52,76%

Итак, в исходной смеси массовая доля нитробензола составляет около 47,24%, а массовая доля n-нитротолуола около 52,76%.