Какова масса 2-нитробутана, полученного в результате воздействия 980 г 10% раствора азотной кислоты на 87 г бутана

Для решения задачи мы должны определить массу 2-нитробутана, полученного при реакции между 980 г 10% раствора азотной кислоты и 87 г бутана при 75% выходе продукта. Давайте рассмотрим пошаговое решение:

1. Начнем с определения количества азотной кислоты, содержащейся в 10% растворе. Для этого умножим массу раствора на концентрацию азотной кислоты:
\[масса\;азотной\;кислоты = 980\;г \times 0.10 = 98\;г\]

2. Затем определяем мольную массу азотной кислоты (HNO3), чтобы перейти от массы к количеству веществ:
\[мольная\;масса\;азотной\;кислоты = 1\;г/моль\]

3. Рассчитываем количество молей азотной кислоты, используя следующую формулу:
\[количество\;молей\;азотной\;кислоты = \frac{{масса\;азотной\;кислоты}}{{мольная\;масса\;азотной\;кислоты}}\]
\[количество\;молей\;азотной\;кислоты = \frac{{98\;г}}{{1\;г/моль}} = 98\;моль\]

4. Определяем количество молей бутана, используя его молярную массу. Молярная масса бутана (C4H10) составляет примерно 58.12 г/моль:
\[количество\;молей\;бутана = \frac{{масса\;бутана}}{{молярная\;масса\;бутана}}\]
\[количество\;молей\;бутана = \frac{{87\;г}}{{58.12\;г/моль}} \approx 1.5\;моль\]

5. Далее, чтобы установить соотношение между количеством молей азотной кислоты и бутана, используем их стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции. Уравнение реакции для образования 2-нитробутана (C4H9NO2) из азотной кислоты и бутана выглядит следующим образом:
\[HNO3 + C4H10 -> C4H9NO2 + H2O\]
Коэффициенты перед веществами указывают их отношение в реакции. Здесь мы видим, что на каждую моль азотной кислоты требуется одна моль бутана.

6. Теперь мы можем определить, сколько молей 2-нитробутана (C4H9NO2) образуется, используя ограничение получения, которое определяется наименьшим количеством молей реагентов. В данном случае, ограничивающим реагентом является бутан. Таким образом, количество молей 2-нитробутана будет равно количеству молей бутана:
\[количество\;молей\;2-нитробутана = количество\;молей\;бутана = 1.5\;моль\]

7. Наконец, используя молярную массу 2-нитробутана (C4H9NO2), которая составляет примерно 115.13 г/моль, мы можем рассчитать массу образовавшегося 2-нитробутана:
\[масса\;2-нитробутана = количество\;молей\;2-нитробутана \times молярная\;масса\;2-нитробутана\]
\[масса\;2-нитробутана = 1.5\;моль \times 115.13\;г/моль \approx 172.7\;г\]

Таким образом, масса 2-нитробутана, полученного в результате данной реакции, составляет около 172.7 г.