ĐỀ SỐ 4
Câu 1 (6 điểm). Trình bày về phản ứng nitro hóa benzene và toluene?
Câu 2 (4 điểm). Tính toán lượng khí NOx sinh ra khi đốt cháy 10 kg toluene với hiệu suất đốt cháy là 95%?
Bài Làm:
Câu 1
(6 điểm)
* Phản ứng nitro hóa: Nhóm nitro (-NO2) được thêm vào vị trí vòng benzene của hợp chất, thường được thực hiện bằng cách sử dụng axit nitric và axit sunfuric.
* Phản ứng nitro hóa benzene: Trong phản ứng này, axit nitric tác dụng với axit sunfuric tạo thành nitronium ion (NO2+) và ion sulfoxonium (HSO4-). Nitronium ion sau đó tấn công vòng benzen và thay thế một nguyên tử hydro (H) trên vòng benzen để tạo thành sản phẩm nitrobenzene.
* Phản ứng nitro hóa toluene: Trong phản ứng này, toluene được nitro hóa tạo thành sản phẩm chính là ortho-, meta-, và para-nitrotoluene. Sự khác biệt giữa các sản phẩm là vị trí của nhóm nitro trên vòng benzen.
Câu 2
(4 điểm)
Khối lượng mol của C7H8 (toluene) = 12 × 7 + 1 × 8 = 92 g/mol
Khối lượng mol của 10 kg toluene = (10,000 g) / (92 g/mol) = 108.7 mol
Phản ứng cháy hoàn toàn toluene:
C7H8 + 12 O2 → 7 CO2 + 4 H2O
Khối lượng mol O2 cần thiết = (12 × 108.7) / 7 = 186.9 mol
Hiệu suất đốt cháy là 95%, vậy lượng O2 thực tế cung cấp là: (95/100) × 186.9 mol = 177.5 mol
Phản ứng cháy có thể tạo ra các oxit nitơ:
N2 + O2 → 2 NO
2 NO + O2 → 2 NO2
Tỷ lệ khí NOx (NO + NO2) tạo ra trong phản ứng cháy được tính bằng phần trăm theo khối lượng của nitrogen trong toluene, với tỉ lệ thường là 0,01 - 0,05%.
Vậy lượng khí NOx sinh ra khoảng từ 0,01% đến 0,05% × khối lượng nitrogen trong toluene.
Khối lượng mol của Nitrogen trong 10 kg toluene = (10,000 g / 92 g/mol) x (7/92) = 6.99 mol
Vậy lượng khí NOx sinh ra là khoảng từ 0.01% đến 0.05% × 6.99 mol = từ 0.0007 đến 0.0035 mol NOx.
