Номер 39, страница 88 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.39. Рассчитайте массу осадка, который выпадет при добавлении избытка бромной воды к 200 г 5%-го раствора фенола.

Дано:

Масса раствора фенола, $m_{р-ра}(C_6H_5OH) = 200 \text{ г}$

Массовая доля фенола, $\omega(C_6H_5OH) = 5\% \text{ или } 0.05$

Бромная вода ($Br_2$) в избытке

Найти:

Массу осадка, $m_{осадка}$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции фенола с избытком бромной воды. При взаимодействии фенола с бромом происходит замещение атомов водорода в орто- и пара-положениях бензольного кольца на атомы брома. Образуется белый осадок 2,4,6-трибромфенола ($C_6H_2Br_3OH$):

$C_6H_5OH + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3OH \downarrow + 3HBr$

2. Рассчитаем массу чистого фенола в 200 г 5%-го раствора:

$m(C_6H_5OH) = m_{р-ра}(C_6H_5OH) \times \omega(C_6H_5OH)$

$m(C_6H_5OH) = 200 \text{ г} \times 0.05 = 10 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы фенола и 2,4,6-трибромфенола, используя относительные атомные массы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$, $Ar(Br)=80$.

$M(C_6H_5OH) = 6 \times 12 + 6 \times 1 + 16 = 94 \text{ г/моль}$

$M(C_6H_2Br_3OH) = 6 \times 12 + 3 \times 1 + 3 \times 80 + 16 = 72 + 3 + 240 + 16 = 331 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (моль) фенола, вступившего в реакцию. Так как бромная вода в избытке, расчет ведем по фенолу.

$n(C_6H_5OH) = \frac{m(C_6H_5OH)}{M(C_6H_5OH)} = \frac{10 \text{ г}}{94 \text{ г/моль}} \approx 0.1064 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, из 1 моль фенола образуется 1 моль 2,4,6-трибромфенола. Следовательно, их количества вещества равны:

$n(C_6H_2Br_3OH) = n(C_6H_5OH) \approx 0.1064 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу образовавшегося осадка 2,4,6-трибромфенола:

$m_{осадка} = m(C_6H_2Br_3OH) = n(C_6H_2Br_3OH) \times M(C_6H_2Br_3OH)$

$m_{осадка} \approx 0.1064 \text{ моль} \times 331 \text{ г/моль} \approx 35.22 \text{ г}$

Для большей точности выполним расчет без промежуточного округления количества вещества:

$m_{осадка} = \frac{10 \text{ г}}{94 \text{ г/моль}} \times 331 \text{ г/моль} = \frac{3310}{94} \text{ г} \approx 35.21 \text{ г}$

Ответ: масса осадка составляет примерно 35.21 г.