Номер 88, страница 148 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.88. Бензольный раствор смеси фенола и анилина объёмом 18 мл (плотность 1,0 г/мл) обработали водным раствором щёлочи. Масса бензольного раствора уменьшилась на 3,6 г. После отделения бензольного раствора его обработали соляной кислотой, масса его при этом уменьшилась на 5,4 г. Вычислите массовые доли веществ в исходном растворе.

Дано:

Найти:

$\omega(C_6H_5OH) - ?$

$\omega(C_6H_5NH_2) - ?$

$\omega(C_6H_6) - ?$

Решение:

1. Найдем массу исходного раствора, зная его объем и плотность:

$m(\text{раствора}) = V(\text{раствора}) \times \rho(\text{раствора})$

$m(\text{раствора}) = 18 \text{ мл} \times 1,0 \text{ г/мл} = 18,0 \text{ г}$

2. Исходный бензольный раствор содержит фенол ($C_6H_5OH$), анилин ($C_6H_5NH_2$) и бензол ($C_6H_6$). При обработке этого раствора водным раствором щелочи (например, $NaOH$) в реакцию вступает только фенол, так как он обладает кислотными свойствами. Анилин проявляет основные свойства, а бензол является нейтральным растворителем, поэтому они со щелочью не реагируют.

Уравнение реакции фенола со щелочью:

$C_6H_5OH + NaOH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O$

Образовавшийся фенолят натрия ($C_6H_5ONa$) является солью и хорошо растворим в воде, поэтому он переходит из бензольного слоя в водный. Уменьшение массы бензольного раствора на 3,6 г соответствует массе прореагировавшего фенола.

$m(C_6H_5OH) = 3,6 \text{ г}$

3. После отделения водного слоя оставшийся бензольный раствор (содержащий анилин и бензол) обработали соляной кислотой. Анилин, обладая основными свойствами, реагирует с кислотой. Бензол не реагирует.

Уравнение реакции анилина с соляной кислотой:

$C_6H_5NH_2 + HCl \rightarrow [C_6H_5NH_3]Cl$

Образовавшийся хлорид фениламмония ($[C_6H_5NH_3]Cl$) является солью и растворим в водном растворе кислоты, поэтому он переходит из бензольного слоя в водный. Уменьшение массы бензольного раствора на 5,4 г соответствует массе прореагировавшего анилина.

$m(C_6H_5NH_2) = 5,4 \text{ г}$

4. Теперь мы можем найти массу бензола в исходном растворе. Масса исходного раствора складывается из масс фенола, анилина и бензола.

$m(\text{раствора}) = m(C_6H_5OH) + m(C_6H_5NH_2) + m(C_6H_6)$

$m(C_6H_6) = m(\text{раствора}) - m(C_6H_5OH) - m(C_6H_5NH_2)$

$m(C_6H_6) = 18,0 \text{ г} - 3,6 \text{ г} - 5,4 \text{ г} = 9,0 \text{ г}$

5. Вычислим массовые доли веществ в исходном растворе по формуле:

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})}$

Массовая доля фенола:

$\omega(C_6H_5OH) = \frac{3,6 \text{ г}}{18,0 \text{ г}} = 0,2$ или 20%

Массовая доля анилина:

$\omega(C_6H_5NH_2) = \frac{5,4 \text{ г}}{18,0 \text{ г}} = 0,3$ или 30%

Массовая доля бензола:

$\omega(C_6H_6) = \frac{9,0 \text{ г}}{18,0 \text{ г}} = 0,5$ или 50%

Ответ: массовая доля фенола в исходном растворе составляет 20%, анилина - 30%, бензола - 50%.