При дегидрировании циклогексана получено 312 г бензола с выходом 80%. Масса циклогексана и объем выделившегося водорода (н.у.)

Для решения задачи необходимо использовать данные о выходе продукта реакции и стехиометрии реакции дегидрирования циклогексана.

1. Запишем реакцию дегидрирования циклогексана:

   $$\text{C}_6\text{H}_{12} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6 + 3 \text{H}_2$$

   В ходе реакции циклогексан (C₆H₁₂) превращается в бензол (C₆H₆), при этом выделяется водород (H₂).

2. Молекулярные массы веществ:

   • Молекулярная масса циклогексана (C₆H₁₂) = 6 × 12 + 12 × 1 = 84 г/моль.
   • Молекулярная масса бензола (C₆H₆) = 6 × 12 + 6 × 1 = 78 г/моль.
   • Молекулярная масса водорода (H₂) = 2 г/моль.

3. Определим теоретический выход бензола: Из условия задачи известно, что с образованием 312 г бензола получен выход 80%. Это означает, что 312 г — это 80% от теоретически возможного выхода бензола.

   Обозначим теоретический выход бензола через $m_{\text{бензол теор}}$:

   $$m_{\text{бензол теор}} = \frac{312 \, \text{г}}{0,8} = 390 \, \text{г}$$

4. Вычислим количество моль бензола, которое должно было образоваться: Количество вещества бензола в молях (для теоретического выхода) можно найти, разделив массу на молекулярную массу:

   $$n_{\text{бензол}} = \frac{390 \, \text{г}}{78 \, \text{г/моль}} = 5 \, \text{моль}$$

5. Молекулярное соотношение в реакции: Согласно уравнению реакции, 1 моль циклогексана даёт 1 моль бензола. То есть, чтобы получить 5 моль бензола, потребуется 5 моль циклогексана.

6. Вычислим массу циклогексана: Масса циклогексана, необходимая для получения 5 моль бензола, будет:

   $$m_{\text{циклогексан}} = 5 \, \text{моль} \times 84 \, \text{г/моль} = 420 \, \text{г}$$

7. Вычислим массу водорода: Согласно реакции, из 1 моль циклогексана выделяется 3 моль водорода. Значит, из 5 моль циклогексана выделится:

   $$n_{\text{водород}} = 5 \, \text{моль} \times 3 = 15 \, \text{моль}$$

   Масса водорода будет:

   $$m_{\text{водород}} = 15 \, \text{моль} \times 2 \, \text{г/моль} = 30 \, \text{г}$$

8. Объем водорода (н.у.): При нормальных условиях (н.у.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л. Таким образом, объем выделившегося водорода будет:

   $$V_{\text{водород}} = 15 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 336 \, \text{л}$$

Ответ:

• Масса циклогексана составила 420 г.
• Объем выделившегося водорода при нормальных условиях — 336 л.