При взаимодействии этана объемом 44,8 л (н. у. ) с азотной кислотой получен нитроэтан массой 102 г и практическим выходом ( в процентах)​

Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать знания об стехиометрии химических реакций, в частности, о молярных соотношениях между реагентами и продуктами.

Шаг 1: Записываем химическое уравнение реакции
Согласно условию задачи, исходные реагенты - этан (C2H6) и азотная кислота (HNO3), и продукт - нитроэтан (C2H5NO2). Химическое уравнение данной реакции можно записать следующим образом:

C2H6 + HNO3 -> C2H5NO2 + H2O

Шаг 2: Расчет молей реагента
Для начала, нам нужно расчитать количество вещества этана (C2H6) в данной задаче. Для этого мы должны использовать уравнение состояния идеального газа PV = nRT, где P - давление, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная и T - температура. Уравнение решается относительно n:

n = PV / RT

Учитывая, что нам дан объем этана (V) равный 44,8 л, и нормальные условия (н.у.) предполагают температуру 0°C (273,15 К) и давление 1 атмосфера (101,325 кПа), у нас есть все данные для расчета количества вещества:

n(C2H6) = (44,8 л * 101,325 кПа) / (0,0821 л * атм * моль^-1 * К^-1 * 273,15 К)
n(C2H6) ≈ 1,818 моль

Шаг 3: Расчет молей продукта
Зная количество вещества этана (C2H6), мы можем использовать стехиометрический коэффициент из химического уравнения для расчета количества вещества нитроэтана (C2H5NO2), который получается в реакции. Стехиометрический коэффициент между этаном (C2H6) и нитроэтаном (C2H5NO2) равен 1:1, что означает, что на каждую моль этана мы получаем одну моль нитроэтана:

n(C2H5NO2) = n(C2H6) ≈ 1,818 моль

Шаг 4: Расчет массы продукта
Нам также дана масса нитроэтана (102 г), и мы должны выразить ее в молях, чтобы сравнить с расчетным значением. Мы можем использовать формулу связи между массой (m), молей (n) и молярной массой (M):

m = n * M

Где M - молярная масса вещества. Молярная масса нитроэтана (C2H5NO2) можно рассчитать, сложив молярные массы его элементов:

M(C2H5NO2) = (2 * M(C)) + (5 * M(H)) + M(N) + (2 * M(O))
M(C2H5NO2) = (2 * 12,011 г/моль) + (5 * 1,008 г/моль) + 14,001 г/моль + (2 * 15,999 г/моль)
M(C2H5NO2) ≈ 75,067 г/моль

Теперь мы можем использовать полученные значения, чтобы расчитать массовый выход продукта в процентах. Формула для расчета массового выхода (%yield):

%yield = (реальная масса продукта / теоретическая масса продукта) * 100%

%yield = (102 г / (1,818 моль * 75,067 г/моль)) * 100%
%yield ≈ 89,6%

Таким образом, массовой выход нитроэтана составляет примерно 89,6%.