Какой объем водорода (н. у.) был использован в реакции, чтобы получить 41,85 г анилина из 75% выхода нитробензола?

Чтобы решить эту задачу, мы должны учитывать химическую реакцию, баланс уравнения и знать молярную массу всех веществ, которые участвуют в реакции.

Предположим, что у нас есть химическое уравнение для реакции:

\[\ce{C6H5NO2 + 6H2 -> C6H5NH2 + 2H2O}\]

В данном случае, нитробензол \(\ce{C6H5NO2}\) реагирует с водородом \(\ce{H2}\) и превращается в анилин \(\ce{C6H5NH2}\) и воду \(\ce{H2O}\).

Для решения задачи нам также нужно знать молярную массу нитробензола и анилина. Молярная масса нитробензола равна 123,11 г/моль, а молярная масса анилина равна 93,13 г/моль.

Дано, что мы получили 41,85 г анилина при 75% выходе нитробензола. Наша задача выяснить, какой объем водорода (н. у.) был использован, чтобы получить данный результат.

Шаг 1: Вычислим мольную массу нитробензола и анилина.

Мольная масса нитробензола равна 123,11 г/моль.
Мольная масса анилина равна 93,13 г/моль.

Шаг 2: Найдем количество молей анилина, который мы получили.

Используем формулу:

\[n = \frac{m}{M}\]

где \(n\) - количество молей, \(m\) - масса вещества и \(M\) - его молярная масса.

Найдем количество молей анилина:

\[n_{\text{анилина}} = \frac{41,85 \, \text{г}}{93,13 \, \text{г/моль}}\]

\[
n_{\text{анилина}} = 0,449 \, \text{моль}
\]

Шаг 3: Найдем количество молей нитробензола, которое мы должны были получить согласно 75% выходу.

Так как выход нитробензола составляет 75%, то количество молей нитробензола, которое мы должны были получить, равно:

\[n_{\text{нитробензола}} = 0,449 \, \text{моль} \cdot \frac{1}{0,75}\]

\[
n_{\text{нитробензола}} = 0,598 \, \text{моль}
\]

Шаг 4: Рассмотрим сбалансированное химическое уравнение и найдем соотношение между нитробензолом и водородом.

Из уравнения реакции видно, что на каждый мол нитробензола требуется 6 молей водорода, чтобы полностью претерпеть реакцию.

Шаг 5: Найдем количество молей водорода с помощью найденного количества молей нитробензола.

\[n_{\text{водорода}} = 0,598 \, \text{моль} \cdot 6\]

\[
n_{\text{водорода}} = 3,588 \, \text{моль}
\]

Шаг 6: Теперь найдем объем водорода (н. у.), используя уравнение и найденное количество молей водорода.

Используем формулу:

\[V = n \cdot V_m\]

где \(V\) - объем, \(n\) - количество молей и \(V_m\) - молярный объем водорода (н. у.), который составляет 22,4 л/моль.

Найдем объем водорода:

\[V_{\text{водорода}} = 3,588 \, \text{моль} \cdot 22,4 \, \text{л/моль}\]

\[
V_{\text{водорода}} = 80,38 \, \text{л}
\]

Таким образом, чтобы получить 41,85 г анилина с 75% выходом нитробензола, было использовано примерно 80,38 л водорода (н. у.).