W zadaniu trzeba wyznaczyć masę nitrobenzenu potrzebną do otrzymania 80 g aniliny, gdy reakcja zachodzi z wydajnością 85%. Kluczowe są dwa kroki: (1) przeliczenie masy produktu na mole, (2) skorygowanie wyniku o wydajność oraz przeliczenie moli substratu na jego masę.
Krok 1: liczba moli aniliny
n(aniliny) = m/M = 80 g / 93 g/mol ≈ 0,860 mol.
Krok 2: uwzględnienie wydajności
Wydajność 85% oznacza, że rzeczywisty uzysk (0,860 mol) stanowi 0,85 uzysku teoretycznego. Zatem:
n(teoretyczne aniliny) = 0,860 / 0,85 ≈ 1,012 mol.
Krok 3: stechiometria i masa nitrobenzenu
Redukcja nitrobenzenu do aniliny (na poziomie bilansu molowego) jest traktowana jako przemiana 1:1: 1 mol nitrobenzenu daje 1 mol aniliny. Dlatego potrzeba ok. 1,012 mol nitrobenzenu.
m(nitrobenzenu) = n·M = 1,012 mol · 123 g/mol ≈ 124,5 g, co po zaokrągleniu do pełnych gramów daje 124 g.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "80 g" wynika z pominięcia przeliczenia molowego i/lub wydajności (błędne utożsamienie masy produktu z masą substratu).
- "93 g" to masa molowa aniliny podana w treści; wybór tej liczby bywa skutkiem zakotwiczenia na danych wejściowych zamiast wykonania obliczeń.
- "62 g" jest zbyt małe i odpowiada typowemu błędowi rachunkowemu (np. niewłaściwe użycie 0,85, pomylenie dzielenia z mnożeniem lub pomieszanie mas molowych).
Wskazówka egzaminacyjna: gdy wydajność jest mniejsza niż 100%, ilość potrzebnego substratu musi wyjść większa niż ta wynikająca z obliczeń dla 100% wydajności (czyli dzielisz przez 0,85, a nie mnożysz).
