Номер 5, страница 16, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5*. Какой объем 10%-ного раствора гидроксида натрия ($\rho= 1.1 \text{ г/мл}$) потребуется для нейтрализации газа, выделившегося при получении бромбензола из 31,2 г бензола?

Ответ: 145,4 мл.

Дано:

Массовая доля раствора гидроксида натрия, $ω(NaOH) = 10\% = 0,1$

Плотность раствора гидроксида натрия, $ρ(р-ра NaOH) = 1,1 \text{ г/мл}$

Масса бензола, $m(C₆H₆) = 31,2 \text{ г}$

Найти:

Объем раствора гидроксида натрия, $V(р-ра NaOH) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции получения бромбензола из бензола. При бромировании бензола в присутствии катализатора (например, $FeBr₃$) образуется бромбензол и выделяется газообразный бромоводород:

$C₆H₆ + Br₂ \xrightarrow{FeBr₃} C₆H₅Br + HBr↑$

Газ, который необходимо нейтрализовать, — это бромоводород ($HBr$).

2. Составим уравнение реакции нейтрализации бромоводорода раствором гидроксида натрия:

$HBr + NaOH → NaBr + H₂O$

3. Рассчитаем молярную массу бензола ($C₆H₆$), используя округленные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$.

$M(C₆H₆) = 6 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 78 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества бензола, вступившего в реакцию:

$\nu(C₆H₆) = \frac{m(C₆H₆)}{M(C₆H₆)} = \frac{31,2 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции бромирования (1) видно, что из 1 моль бензола образуется 1 моль бромоводорода. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$\nu(HBr) = \nu(C₆H₆) = 0,4 \text{ моль}$

6. По уравнению реакции нейтрализации (2) видно, что 1 моль $HBr$ реагирует с 1 моль $NaOH$. Значит, для полной нейтрализации потребуется равное количество вещества гидроксида натрия.

$\nu(NaOH) = \nu(HBr) = 0,4 \text{ моль}$

7. Рассчитаем массу чистого гидроксида натрия, необходимую для реакции. Молярная масса $NaOH$: $Ar(Na) = 23$, $Ar(O) = 16$, $Ar(H) = 1$.

$M(NaOH) = Ar(Na) + Ar(O) + Ar(H) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Масса $NaOH$:

$m(NaOH) = \nu(NaOH) \cdot M(NaOH) = 0,4 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 16 \text{ г}$

8. Теперь найдем массу 10%-ного раствора, в котором содержится 16 г $NaOH$.

$m(\text{р-ра NaOH}) = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{16 \text{ г}}{0,1} = 160 \text{ г}$

9. Зная массу и плотность раствора, рассчитаем его объем.

$V(\text{р-ра NaOH}) = \frac{m(\text{р-ра NaOH})}{\rho(\text{р-ра NaOH})} = \frac{160 \text{ г}}{1,1 \text{ г/мл}} \approx 145,45 \text{ мл}$

Результат расчета ($145,45...$ мл) соответствует ответу, приведенному в задаче, при округлении.

Ответ: 145,4 мл.