Chào các em, đây là một bài tập rất hay và quen thuộc trong chương trình Hóa học lớp 11, giúp chúng ta củng cố kiến thức về tính chất hóa học của phenol. Thầy/cô sẽ hướng dẫn các em giải bài toán này một cách chi tiết và dễ hiểu nhất nhé.

Chúng ta sẽ giải bài toán này qua các bước sau:

Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng

Phenol (C6H5OH) tác dụng với dung dịch HNO3 đặc, có xúc tác H2SO4 đặc và đun nóng, sẽ xảy ra phản ứng thế nguyên tử H ở các vị trí ortho (2, 6) và para (4) trên vòng benzen. Sản phẩm hữu cơ tạo thành là 2,4,6-trinitrophenol, còn có tên gọi khác là axit picric. Đây là một chất kết tủa có màu vàng.

Phương trình hóa học của phản ứng như sau:
\[ C_6H_5OH + 3HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4 \text{ đặc}, t^o} C_6H_2(NO_2)_3OH + 3H_2O \]

Bước 2: Tính số mol phenol đã tham gia phản ứng

Đầu tiên, chúng ta cần tính khối lượng mol của phenol (C6H5OH):
\( M_{phenol} = 12 \times 6 + 1 \times 5 + 16 + 1 = 94 \) (g/mol)

Tiếp theo, ta tính số mol phenol từ khối lượng đề bài cho:
Công thức: \( n = \frac{m}{M} \)
\( n_{phenol} = \frac{18,8}{94} = 0,2 \) (mol)

Bước 3: Tính số mol sản phẩm hữu cơ (axit picric) theo lý thuyết

Dựa vào phương trình hóa học ở Bước 1, ta thấy tỉ lệ mol giữa phenol và axit picric là 1:1.
\( C_6H_5OH \rightarrow C_6H_2(NO_2)_3OH \)
\( 1 \text{ mol} \rightarrow 1 \text{ mol} \)
Vậy, từ 0,2 mol phenol, theo lý thuyết sẽ tạo ra 0,2 mol axit picric.
\( n_{\text{axit picric (lý thuyết)}} = n_{phenol} = 0,2 \) (mol)

Bước 4: Tính khối lượng sản phẩm hữu cơ (axit picric) theo lý thuyết

Đầu tiên, chúng ta tính khối lượng mol của axit picric \( (C_6H_2(NO_2)_3OH) \):
\( M_{\text{axit picric}} = 12 \times 6 + 1 \times 2 + (14 + 16 \times 2) \times 3 + 16 + 1 = 229 \) (g/mol)

Bây giờ, ta tính khối lượng axit picric thu được theo lý thuyết (khi hiệu suất là 100%):
Công thức: \( m = n \times M \)
\( m_{\text{axit picric (lý thuyết)}} = 0,2 \times 229 = 45,8 \) (gam)

Bước 5: Tính khối lượng sản phẩm hữu cơ thực tế thu được

Đề bài cho biết hiệu suất của phản ứng là 85%. Điều này có nghĩa là khối lượng sản phẩm thực tế thu được chỉ bằng 85% so với khối lượng tính theo lý thuyết.

Công thức tính khối lượng thực tế:
\( m_{\text{thực tế}} = m_{\text{lý thuyết}} \times \frac{\text{Hiệu suất %}}{100} \)

Áp dụng vào bài toán:
\( m_{\text{sản phẩm hữu cơ}} = 45,8 \times \frac{85}{100} = 38,93 \) (gam)

Kết luận:
Vậy, khối lượng sản phẩm hữu cơ (axit picric) thu được là 38,93 gam.

Chúc các em học tốt