Номер 6, страница 76 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава IV. Арены (ароматические углеводороды). Параграф 16. Свойства бензола и его гомологов. Подумайте, ответьте, выполните... - номер 6, страница 76.

Условие.

6. К 39 г бензола в присутствии хлорида железа(III) добавили 1 моль брома. Какие вещества получились в результате реакции? Чему равны их массы?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(C_6H_6) = 39 \text{ г}$

$n(Br_2) = 1 \text{ моль}$

Катализатор: $FeCl_3$

Найти:

Вещества, получившиеся в результате реакции - ?

Массы этих веществ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции бромирования бензола. Реакция протекает в присутствии катализатора (кислоты Льюиса, в данном случае хлорида железа(III)) и представляет собой электрофильное замещение в ароматическом кольце:

$C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_5Br + HBr$

В результате реакции образуются бромбензол ($C_6H_5Br$) и бромоводород ($HBr$).

2. Рассчитаем количество вещества бензола ($C_6H_6$).

Молярная масса бензола:

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

Количество вещества бензола:

$n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{39 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

3. Определим, какое из реагирующих веществ находится в недостатке (является лимитирующим реагентом).

По уравнению реакции, бензол и бром реагируют в мольном соотношении 1:1.

У нас есть $0.5 \text{ моль}$ бензола и $1 \text{ моль}$ брома.

Поскольку $n(C_6H_6) < n(Br_2)$ ($0.5 \text{ моль} < 1 \text{ моль}$), бензол является лимитирующим реагентом. Это означает, что он прореагирует полностью, а бром останется в избытке. Дальнейшие расчеты ведем по бензолу.

4. Рассчитаем количества веществ продуктов реакции.

Согласно уравнению реакции:

$n(C_6H_5Br) = n(C_6H_6) = 0.5 \text{ моль}$

$n(HBr) = n(C_6H_6) = 0.5 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массы продуктов реакции.

Молярная масса бромбензола ($C_6H_5Br$):

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

Масса бромбензола:

$m(C_6H_5Br) = n(C_6H_5Br) \cdot M(C_6H_5Br) = 0.5 \text{ моль} \cdot 157 \text{ г/моль} = 78.5 \text{ г}$

Молярная масса бромоводорода ($HBr$):

$M(HBr) = 1 \cdot 1 + 1 \cdot 80 = 81 \text{ г/моль}$

Масса бромоводорода:

$m(HBr) = n(HBr) \cdot M(HBr) = 0.5 \text{ моль} \cdot 81 \text{ г/моль} = 40.5 \text{ г}$

6. Также определим массу непрореагировавшего брома, который останется в реакционной смеси.

Количество прореагировавшего брома: $n(Br_2)_{\text{прореаг.}} = n(C_6H_6) = 0.5 \text{ моль}$

Количество оставшегося брома: $n(Br_2)_{\text{ост.}} = n(Br_2)_{\text{исх.}} - n(Br_2)_{\text{прореаг.}} = 1 \text{ моль} - 0.5 \text{ моль} = 0.5 \text{ моль}$

Молярная масса брома ($Br_2$):

$M(Br_2) = 2 \cdot 80 = 160 \text{ г/моль}$

Масса оставшегося брома:

$m(Br_2)_{\text{ост.}} = n(Br_2)_{\text{ост.}} \cdot M(Br_2) = 0.5 \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = 80 \text{ г}$

Ответ: В результате реакции получились бромбензол ($C_6H_5Br$) и бромоводород ($HBr$). Их массы равны: масса бромбензола - $78.5 \text{ г}$, масса бромоводорода - $40.5 \text{ г}$. В реакционной смеси также остался непрореагировавший бром ($Br_2$) массой $80 \text{ г}$.