При нитровании фенола концентрированной азотной кислотой получили производной массой 22,9 г. Какой объем...

Для ответа на вопрос о объеме аммиака, необходимом для получения азотной кислоты, израсходованной на нитрование фенола, выполним следующие шаги:

1. Определение продукта реакции и его молекулярной массы: При нитровании фенола C6H5OH с использованием концентрированной азотной кислоты HNO3 образуется в основном 2,4,6-тринитрофенол или пикриновая кислота C6H2(NO2)3OH. Молекулярная масса пикриновой кислоты = 229 г/моль.

2. Расчет количества молей пикриновой кислоты: [ n = \frac{масса}{молекулярная\ масса} = \frac{22,9\ г}{229\ г/моль} ≈ 0,1\ моль ]

3. Расчет количества азотной кислоты, используемой для нитрования:

   • На каждую молекулу фенола требуется 3 молекулы HNO3 для превращения в пикриновую кислоту. [ n{HNO3} = 3 \times n{C6H2(NO2)3OH} = 3 \times 0,1\ моль = 0,3\ моль ]

4. Реакция получения азотной кислоты через остео-процесс, включающий аммиак:

   • Процесс получения азотной кислоты из аммиака включает следующие стадии: [ 4NH3 + 5O2 \rightarrow 4NO + 6H2O ] [ 2NO + O2 \rightarrow 2NO2 ] [ 4NO2 + 2H2O + O2 \rightarrow 4HNO3 ]
   • Общая реакция: [ NH3 + 2O2 \rightarrow HNO3 + H2O ]
   • Таким образом, на 1 моль HNO3 требуется 1 моль NH3.

5. Расчет количества аммиака: [ n{NH3} = n{HNO3} = 0,3\ моль ]

6. Перевод молей аммиака в объем:

   • При нормальных условиях (0°C, 1 атм) 1 моль газа занимает 22,4 литра. [ V{NH3} = n{NH3} \times 22,4\ л/моль = 0,3\ моль \times 22,4\ л/моль = 6,72\ л ]

Таким образом, для получения азотной кислоты, израсходованной на нитрование фенола, необходимо примерно 6,72 литра аммиака при нормальных условиях.

Для получения 22,9 г азотной кислоты необходимо затратить 7,5 л аммиака (н.у.).

Для реакции нитрования фенола необходимо затратить 1 моль азотной кислоты (HNO3). Молярная масса HNO3 равна 63 г/моль, следовательно, масса азотной кислоты, израсходованной на нитрование, составляет 22,9 г.

Таким образом, количество моль азотной кислоты, израсходованной на нитрование, равно: n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3) = 22,9 г / 63 г/моль ≈ 0,364 моль

Так как коэффициент перед HNO3 в уравнении реакции равен 1, то количество моль аммиака (NH3), необходимое для получения 0,364 моль азотной кислоты, также будет равно 0,364 моль.

Объем аммиака (NH3) (н.у.), необходимый для получения нужного количества азотной кислоты, можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа: V = n * Vm, где n - количество моль газа, Vm - молярный объем газа при н.у. (22,4 л/моль).

Таким образом, объем аммиака (NH3) (н.у.), необходимый для получения азотной кислоты, израсходованной на нитрование, составляет: V = 0,364 моль * 22,4 л/моль ≈ 8,14 л.