Номер 5, страница 257 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Дифениловый эфир представляет собой кристаллическое вещество с запахом герани. Его получают нагреванием смеси фенолята калия, бромбензола и медного порошка (катализатор) до 210 °С. Напишите уравнение реакции. Какое количество эфира можно теоретически получить из 31 г фенолята калия и 35 г бромбензола?

Напишите уравнение реакции.

Данная реакция является синтезом простых эфиров по Ульману. Фенолят калия реагирует с бромбензолом в присутствии медного порошка в качестве катализатора при высокой температуре с образованием дифенилового эфира и бромида калия.

Уравнение реакции:

$C_6H_5OK + C_6H_5Br \xrightarrow{Cu, 210^\circ C} C_6H_5OC_6H_5 + KBr$

Ответ: $C_6H_5OK + C_6H_5Br \xrightarrow{Cu, t^\circ} C_6H_5OC_6H_5 + KBr$

Какое количество эфира можно теоретически получить из 31 г фенолята калия и 35 г бромбензола?

Дано:

$m(C_6H_5OK) = 31 \text{ г}$

$m(C_6H_5Br) = 35 \text{ г}$

Найти:

$n(C_6H_5OC_6H_5) - ?$

Решение:

1. Для решения задачи необходимо определить, какое из исходных веществ находится в недостатке, так как именно оно определит максимальное количество продукта. Для этого найдем количество вещества каждого реагента.

2. Рассчитаем молярные массы фенолята калия ($C_6H_5OK$) и бромбензола ($C_6H_5Br$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$, $Ar(K) = 39$, $Ar(Br) = 80$.

Молярная масса фенолята калия:

$M(C_6H_5OK) = 6 \cdot Ar(C) + 5 \cdot Ar(H) + Ar(O) + Ar(K) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 16 + 39 = 132 \text{ г/моль}$

Молярная масса бромбензола:

$M(C_6H_5Br) = 6 \cdot Ar(C) + 5 \cdot Ar(H) + Ar(Br) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 80 = 157 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества каждого реагента по формуле $n = m/M$:

Количество вещества фенолята калия:

$n(C_6H_5OK) = \frac{m(C_6H_5OK)}{M(C_6H_5OK)} = \frac{31 \text{ г}}{132 \text{ г/моль}} \approx 0.235 \text{ моль}$

Количество вещества бромбензола:

$n(C_6H_5Br) = \frac{m(C_6H_5Br)}{M(C_6H_5Br)} = \frac{35 \text{ г}}{157 \text{ г/моль}} \approx 0.223 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции $C_6H_5OK + C_6H_5Br \rightarrow C_6H_5OC_6H_5 + KBr$, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1. Сравним полученные количества веществ:

$n(C_6H_5Br) < n(C_6H_5OK)$

$0.223 \text{ моль} < 0.235 \text{ моль}$

Следовательно, бромбензол находится в недостатке и прореагирует полностью, а фенолят калия — в избытке. Расчет количества продукта ведем по лимитирующему реагенту (бромбензолу).

5. По уравнению реакции, из 1 моль бромбензола образуется 1 моль дифенилового эфира. Таким образом, количество вещества дифенилового эфира равно количеству вещества бромбензола, вступившего в реакцию.

$n(C_6H_5OC_6H_5) = n(C_6H_5Br) \approx 0.223 \text{ моль}$

Ответ: теоретически можно получить 0.223 моль дифенилового эфира.