Номер 1, страница 123 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 1. При обработке избытком натрия некоторого количества раствора фенолав этаноле выделилось 6,72 л (н. у.) газа, а при взаимодействии такого же количества смеси с бромной водой выпало 16,55 г осадка. Каков количественный состав спиртового раствора фенола?

Ответ: 11,5 г этанолаи 4,7 г фенола

1. Дано:

Раствор фенола ($C_6H_5OH$) в этаноле ($C_2H_5OH$).

Объем выделившегося газа (при реакции с Na), $V(H_2) = 6,72$ л (н.у.)

Масса осадка (при реакции с $Br_2$ (водн.)), $m(C_6H_2Br_3OH) = 16,55$ г

Найти:

Массу этанола - $m(C_2H_5OH)$ - ?

Массу фенола - $m(C_6H_5OH)$ - ?

Решение:

1. При взаимодействии смеси с бромной водой реагирует только фенол. Этанол с бромной водой не реагирует. Реакция фенола с бромной водой приводит к образованию белого осадка 2,4,6-трибромфенола:

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

2. Найдем количество вещества (моль) выпавшего осадка. Для этого сначала рассчитаем молярную массу 2,4,6-трибромфенола ($C_6H_2Br_3OH$), используя относительные атомные массы: Ar(C)=12, Ar(H)=1, Ar(Br)=80, Ar(O)=16.

$M(C_6H_2Br_3OH) = 6 \cdot 12 + (2+1) \cdot 1 + 3 \cdot 80 + 16 = 72 + 3 + 240 + 16 = 331$ г/моль

Теперь найдем количество вещества осадка:

$n(C_6H_2Br_3OH) = \frac{m}{M} = \frac{16,55 \text{ г}}{331 \text{ г/моль}} = 0,05$ моль

3. Согласно уравнению реакции, количество вещества фенола относится к количеству вещества 2,4,6-трибромфенола как 1:1. Следовательно, количество вещества фенола в исходном растворе составляет:

$n(C_6H_5OH) = n(C_6H_2Br_3OH) = 0,05$ моль

4. Рассчитаем массу фенола в растворе. Молярная масса фенола $C_6H_5OH$:

$M(C_6H_5OH) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 94$ г/моль

Масса фенола:

$m(C_6H_5OH) = n \cdot M = 0,05 \text{ моль} \cdot 94 \text{ г/моль} = 4,7$ г

5. При обработке раствора избытком натрия с ним реагируют и этанол, и фенол, так как оба содержат подвижный атом водорода в гидроксильной группе. Выделяется водород:

$2C_2H_5OH + 2Na \rightarrow 2C_2H_5ONa + H_2 \uparrow$

$2C_6H_5OH + 2Na \rightarrow 2C_6H_5ONa + H_2 \uparrow$

6. Найдем общее количество вещества выделившегося водорода. Объем газа дан при нормальных условиях (н.у.), для которых молярный объем газов $V_m = 22,4$ л/моль:

$n(H_2)_{\text{общ}} = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3$ моль

7. Общее количество выделившегося водорода складывается из водорода, полученного в реакции с фенолом, и водорода, полученного в реакции с этанолом. Найдем количество водорода, выделившегося при реакции с фенолом. Из уравнения реакции следует, что из 2 моль фенола образуется 1 моль $H_2$:

$n(H_2)_{\text{из фенола}} = \frac{1}{2} n(C_6H_5OH) = \frac{1}{2} \cdot 0,05 \text{ моль} = 0,025$ моль

8. Вычтем это количество из общего количества водорода, чтобы найти, сколько водорода выделилось при реакции с этанолом:

$n(H_2)_{\text{из этанола}} = n(H_2)_{\text{общ}} - n(H_2)_{\text{из фенола}} = 0,3 \text{ моль} - 0,025 \text{ моль} = 0,275$ моль

9. Из уравнения реакции этанола с натрием видно, что из 2 моль этанола образуется 1 моль $H_2$. Найдем количество вещества этанола:

$n(C_2H_5OH) = 2 \cdot n(H_2)_{\text{из этанола}} = 2 \cdot 0,275 \text{ моль} = 0,55$ моль

10. Наконец, рассчитаем массу этанола в исходном растворе. Молярная масса этанола $C_2H_5OH$:

$M(C_2H_5OH) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46$ г/моль

Масса этанола:

$m(C_2H_5OH) = n \cdot M = 0,55 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} = 25,3$ г

Ответ: количественный состав спиртового раствора фенола: 25,3 г этанола и 4,7 г фенола.