Номер 3, страница 116, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Бром действует на метан подобно хлору. Составьте уравнения реакций образования бромметана из метана и дибромметана из бромметана. Рассчитайте массу брома, вступившего в реакцию, если образовалось:

$ \text{CH}_4 + \text{Br}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Br} + \text{HBr} $

$ \text{CH}_3\text{Br} + \text{Br}_2 \rightarrow \text{CH}_2\text{Br}_2 + \text{HBr} $

а) 0,15 моль бромметана;

б) 17,4 г дибромметана.

Ответ: а) 24 г; б) 16 г.

Сначала составим уравнения реакций, которые описывают взаимодействие брома с метаном с последовательным образованием бромметана и дибромметана. Реакция протекает по механизму свободнорадикального замещения под действием света (УФ-излучение, $h\nu$) или при высокой температуре.

1. Уравнение реакции образования бромметана из метана:

$CH_4 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Br + HBr$

2. Уравнение реакции образования дибромметана из бромметана:

$CH_3Br + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_2Br_2 + HBr$

Далее проведем расчеты массы брома для каждого случая.

а) Дано:

Количество вещества бромметана $n(CH_3Br) = 0,15 \text{ моль}$

Найти:

Массу брома $m(Br_2) - ?$

Решение:

Для расчета используем первое уравнение реакции:

$CH_4 + Br_2 \rightarrow CH_3Br + HBr$

По уравнению реакции, мольное соотношение между бромом ($Br_2$) и бромметаном ($CH_3Br$) составляет 1:1. Это означает, что для получения 1 моль бромметана требуется 1 моль брома.

$n(Br_2) = n(CH_3Br)$

Следовательно, количество вещества брома, вступившего в реакцию, равно:

$n(Br_2) = 0,15 \text{ моль}$

Для нахождения массы брома рассчитаем его молярную массу. Атомная масса брома $Ar(Br)$ составляет приблизительно 80 г/моль.

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

Теперь вычислим массу брома по формуле $m = n \times M$:

$m(Br_2) = n(Br_2) \times M(Br_2) = 0,15 \text{ моль} \times 160 \text{ г/моль} = 24 \text{ г}$

Ответ: 24 г.

б) Дано:

Масса дибромметана $m(CH_2Br_2) = 17,4 \text{ г}$

Найти:

Массу брома $m(Br_2) - ?$

Решение:

Расчет будем производить по второму уравнению, так как в условии сказано, что дибромметан образуется из бромметана.

$CH_3Br + Br_2 \rightarrow CH_2Br_2 + HBr$

Сперва найдем количество вещества ($\text{n}$) дибромметана ($CH_2Br_2$). Для этого вычислим его молярную массу ($\text{M}$). Используем атомные массы: $Ar(C) \approx 12$ г/моль, $Ar(H) \approx 1$ г/моль, $Ar(Br) \approx 80$ г/моль.

$M(CH_2Br_2) = Ar(C) + 2 \times Ar(H) + 2 \times Ar(Br) = 12 + 2 \times 1 + 2 \times 80 = 174 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества дибромметана по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(CH_2Br_2) = \frac{m(CH_2Br_2)}{M(CH_2Br_2)} = \frac{17,4 \text{ г}}{174 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, мольное соотношение между бромом ($Br_2$) и дибромметаном ($CH_2Br_2$) составляет 1:1.

$n(Br_2) = n(CH_2Br_2)$

Следовательно, количество вещества брома, вступившего в реакцию, равно:

$n(Br_2) = 0,1 \text{ моль}$

Молярная масса брома $M(Br_2) = 160 \text{ г/моль}$.

Находим массу брома:

$m(Br_2) = n(Br_2) \times M(Br_2) = 0,1 \text{ моль} \times 160 \text{ г/моль} = 16 \text{ г}$

Ответ: 16 г.