Номер 26, страница 135 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.26. Газ, выделившийся при бромировании 15,5 г бензола, полностью прореагировал с водным раствором этиламина массой 30 г. Определите массовую долю этиламина в растворе, если бромирование бензола прошло на 70%.

Дано:

Масса бензола $m(C_6H_6) = 15,5$ г

Масса водного раствора этиламина $m_{р-ра}(C_2H_5NH_2) = 30$ г

Выход реакции бромирования $\eta = 70\%$

Найти:

Массовую долю этиламина $\omega(C_2H_5NH_2)$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции бромирования бензола. В ходе этой реакции образуется бромбензол и выделяется газ — бромоводород (HBr).

$C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr\uparrow$

2. Вычислим молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

Молярная масса бензола ($C_6H_6$):

$M(C_6H_6) = 6 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 78$ г/моль

Молярная масса этиламина ($C_2H_5NH_2$):

$M(C_2H_5NH_2) = 2 \cdot Ar(C) + 7 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(N) = 2 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 14 = 45$ г/моль

3. Найдем теоретическое количество вещества (моль) исходного бензола:

$n_{теор}(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{15,5 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} \approx 0,1987$ моль

4. Учитывая, что выход реакции составляет 70%, найдем практическое количество вещества бензола, вступившего в реакцию, и, следовательно, количество выделившегося бромоводорода. Согласно уравнению реакции, $n_{практ}(C_6H_6) = n(HBr)$.

$n(HBr) = n_{теор}(C_6H_6) \cdot \eta = \frac{15,5}{78} \text{ моль} \cdot 0,7 = \frac{10,85}{78} \text{ моль} \approx 0,1391$ моль

5. Запишем уравнение реакции взаимодействия бромоводорода с этиламином. Этиламин, будучи основанием, реагирует с кислотой HBr с образованием соли — бромида этиламмония.

$C_2H_5NH_2 + HBr \rightarrow C_2H_5NH_3Br$

6. По условию, весь выделившийся газ (HBr) полностью прореагировал с раствором этиламина. Из уравнения реакции следует, что количества вещества HBr и $C_2H_5NH_2$ реагируют в соотношении 1:1. Следовательно, количество этиламина в растворе равно количеству прореагировавшего HBr.

$n(C_2H_5NH_2) = n(HBr) = \frac{10,85}{78}$ моль

7. Найдем массу этиламина, содержавшегося в растворе:

$m(C_2H_5NH_2) = n(C_2H_5NH_2) \cdot M(C_2H_5NH_2) = \frac{10,85}{78} \text{ моль} \cdot 45 \text{ г/моль} = \frac{488,25}{78} \text{ г} \approx 6,26$ г

8. Теперь можем определить массовую долю этиламина в исходном 30-граммовом растворе:

$\omega(C_2H_5NH_2) = \frac{m(C_2H_5NH_2)}{m_{р-ра}(C_2H_5NH_2)} = \frac{6,26 \text{ г}}{30 \text{ г}} \approx 0,20865$

Выразим результат в процентах:

$0,20865 \cdot 100\% \approx 20,9\%$

Ответ: массовая доля этиламина в растворе составляет примерно 20,9%.