Номер 7, страница 110 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

7. На раствор, содержащий 0,1 моль фенола, подействовали бромной водой, взятой в избытке. Какие вещества образовались и какова их масса (в граммах)?

Дано:

Количество вещества фенола, $n(C_6H_5OH) = 0,1 \text{ моль}$

Бромная вода ($Br_2$) взята в избытке.

Найти:

Какие вещества образовались и какова их масса $m(\text{продуктов})$?

Решение:

Фенол ($C_6H_5OH$) реагирует с бромной водой. Эта реакция является качественной на фенол. Гидроксильная группа (-OH) является сильным активатором бензольного кольца, направляя замещение в орто- и пара-положения (положения 2, 4 и 6). Поскольку бромная вода взята в избытке, происходит полное замещение атомов водорода в этих положениях на атомы брома. В результате реакции образуется белый осадок 2,4,6-трибромфенола и бромоводород.

Уравнение химической реакции выглядит следующим образом:

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

По уравнению реакции, из 1 моль фенола образуется 1 моль 2,4,6-трибромфенола и 3 моль бромоводорода. Так как фенол находится в недостатке (он является лимитирующим реагентом), расчет ведем по нему.

1. Найдем количество вещества образовавшихся продуктов:

$n(C_6H_2Br_3OH) = n(C_6H_5OH) = 0,1 \text{ моль}$

$n(HBr) = 3 \cdot n(C_6H_5OH) = 3 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,3 \text{ моль}$

2. Рассчитаем молярные массы продуктов, используя относительные атомные массы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$, $Ar(Br)=80$.

Молярная масса 2,4,6-трибромфенола ($C_6H_2Br_3OH$):

$M(C_6H_2Br_3OH) = 6 \cdot Ar(C) + 3 \cdot Ar(H) + 3 \cdot Ar(Br) + 1 \cdot Ar(O) = 6 \cdot 12 + 3 \cdot 1 + 3 \cdot 80 + 16 = 72 + 3 + 240 + 16 = 331 \text{ г/моль}$

Молярная масса бромоводорода ($HBr$):

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

3. Рассчитаем массы продуктов по формуле $m = n \cdot M$:

Масса 2,4,6-трибромфенола:

$m(C_6H_2Br_3OH) = n(C_6H_2Br_3OH) \cdot M(C_6H_2Br_3OH) = 0,1 \text{ моль} \cdot 331 \text{ г/моль} = 33,1 \text{ г}$

Масса бромоводорода:

$m(HBr) = n(HBr) \cdot M(HBr) = 0,3 \text{ моль} \cdot 81 \text{ г/моль} = 24,3 \text{ г}$

Ответ: В результате реакции образовались два вещества: 2,4,6-трибромфенол ($C_6H_2Br_3OH$) массой 33,1 г и бромоводород ($HBr$) массой 24,3 г.