Номер 9, страница 110 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

9. Вычислите массу (в граммах) брома, содержавшегося в растворе, если при действии на него избытком фенола выпало 24 г осадка.

Дано:

Масса осадка (2,4,6-трибромфенола) $m(\text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH}) = 24 \text{ г}$

Фенол взят в избытке.

Найти:

Массу брома $m(\text{Br}_2)$

Решение:

При взаимодействии фенола с раствором брома (бромной водой) происходит реакция электрофильного замещения. Гидроксильная группа в феноле является сильным активатором и направляет замещение в орто- и пара-положения. При избытке фенола весь бром вступает в реакцию, образуя белый осадок — 2,4,6-трибромфенол.

Запишем уравнение химической реакции:

$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + 3\text{Br}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH}\downarrow + 3\text{HBr}$

1. Рассчитаем молярную массу осадка — 2,4,6-трибромфенола ($\text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH}$). Для этого воспользуемся периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева, взяв округленные значения атомных масс: $A_r(\text{C})=12 \text{ а.е.м.}$, $A_r(\text{H})=1 \text{ а.е.м.}$, $A_r(\text{Br})=80 \text{ а.е.м.}$, $A_r(\text{O})=16 \text{ а.е.м.}$

$M(\text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH}) = 6 \cdot 12 + (2+1) \cdot 1 + 3 \cdot 80 + 16 = 72 + 3 + 240 + 16 = 331 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества (число молей) выпавшего осадка, используя формулу $n = m/M$:

$n(\text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH}) = \frac{m(\text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH})}{M(\text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH})} = \frac{24 \text{ г}}{331 \text{ г/моль}}$

3. Согласно уравнению реакции, для образования 1 моль 2,4,6-трибромфенола требуется 3 моль брома. Следовательно, их количества соотносятся как $n(\text{Br}_2) : n(\text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH}) = 3 : 1$.

Найдем количество вещества брома:

$n(\text{Br}_2) = 3 \cdot n(\text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH}) = 3 \cdot \frac{24}{331} = \frac{72}{331} \text{ моль}$

4. Рассчитаем молярную массу молекулярного брома ($\text{Br}_2$):

$M(\text{Br}_2) = 2 \cdot A_r(\text{Br}) = 2 \cdot 80 = 160 \text{ г/моль}$

5. Теперь можем вычислить массу брома, вступившего в реакцию:

$m(\text{Br}_2) = n(\text{Br}_2) \cdot M(\text{Br}_2) = \frac{72}{331} \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = \frac{11520}{331} \text{ г} \approx 34.8 \text{ г}$

Ответ: масса брома, содержавшегося в растворе, составляет 34.8 г.