Газ, выделившийся при взаимодействии циклогексана массой 25,2 г. с хлором объемом 8 л.(н.у.), растворили...

Для решения этой задачи необходимо пройти несколько этапов: определить природу газа, который выделяется при взаимодействии циклогексана с хлором, найти количество вещества этого газа, рассчитать количество гидроксида натрия, необходимое для нейтрализации, и определить массовую долю соли в конечном растворе.

1. Определение природы газа

При взаимодействии циклогексана (C₆H₁₂) с хлором (Cl₂) возможны различные реакции, но наиболее вероятной является реакция с образованием хлороводорода (HCl):

[ \text{C}6\text{H}{12} + 6\text{Cl}_2 \rightarrow 6\text{C}6\text{H}{11}\text{Cl} + 6\text{HCl} ]

2. Определение количества вещества хлора

Объем хлора при нормальных условиях равен 8 литрам. Используем уравнение состояния для идеального газа, чтобы найти количество вещества хлора:

[ n = \frac{V}{V_m} ]

где ( V_m ) — молярный объем газа при нормальных условиях (22.4 л/моль).

[ n_{\text{Cl}_2} = \frac{8 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} = 0.357 \, \text{моль} ]

3. Определение количества вещества хлороводорода

Согласно уравнению реакции, из 1 моля хлора образуется 1 моль хлороводорода. Следовательно, количество вещества хлороводорода:

[ n_{\text{HCl}} = 0.357 \, \text{моль} ]

4. Определение массы хлороводорода

Молярная масса хлороводорода (HCl) равна 36.5 г/моль. Тогда масса хлороводорода:

[ m{\text{HCl}} = n{\text{HCl}} \times M_{\text{HCl}} ]

[ m_{\text{HCl}} = 0.357 \, \text{моль} \times 36.5 \, \text{г/моль} = 13.03 \, \text{г} ]

5. Определение количества гидроксида натрия для нейтрализации

Реакция нейтрализации HCl с NaOH:

[ \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} ]

Количество вещества NaOH, необходимое для нейтрализации:

[ n{\text{NaOH}} = n{\text{HCl}} = 0.357 \, \text{моль} ]

6. Определение массы и объема раствора NaOH

20%-ный раствор NaOH означает, что в 100 г раствора содержится 20 г NaOH. Плотность раствора 1.22 г/мл. Масса раствора, содержащего 0.357 моль NaOH:

Молярная масса NaOH = 40 г/моль

Масса NaOH:

[ m_{\text{NaOH}} = 0.357 \, \text{моль} \times 40 \, \text{г/моль} = 14.28 \, \text{г} ]

Если 20% - это 14.28 г NaOH, то масса раствора:

[ m_{\text{раствора}} = \frac{14.28 \, \text{г}}{0.20} = 71.4 \, \text{г} ]

Теперь находим объем раствора:

[ V{\text{раствора}} = \frac{m{\text{раствора}}}{\rho} ]

[ V_{\text{раствора}} = \frac{71.4 \, \text{г}}{1.22 \, \text{г/мл}} = 58.5 \, \text{мл} ]

7. Определение массовой доли соли (NaCl) в конечном растворе

После нейтрализации образуется NaCl. Рассчитаем массу NaCl:

Молярная масса NaCl = 58.5 г/моль

[ m{\text{NaCl}} = n{\text{NaOH}} \times M_{\text{NaCl}} ]

[ m_{\text{NaCl}} = 0.357 \, \text{моль} \times 58.5 \, \text{г/моль} = 20.87 \, \text{г} ]

Масса конечного раствора:

[ m{\text{конечного раствора}} = m{\text{воды}} + m{\text{раствора NaOH}} + m{\text{HCl}} ]

[ m_{\text{конечного раствора}} = 150 \, \text{г} + 71.4 \, \text{г} + 13.03 \, \text{г} = 234.43 \, \text{г} ]

Массовая доля NaCl:

[ w{\text{NaCl}} = \frac{m{\text{NaCl}}}{m_{\text{конечного раствора}}} \times 100\% ]

[ w_{\text{NaCl}} = \frac{20.87 \, \text{г}}{234.43 \, \text{г}} \times 100\% \approx 8.9\% ]

Итак, для полной нейтрализации необходимо добавить 58.5 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия, а массовая доля соли в полученном растворе составляет примерно 8.9%.

Для полной нейтрализации реакцией циклогексана с хлором необходимо добавить 15 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия. Массовая доля соли в полученном растворе будет 4,5%.

Для решения данной задачи необходимо выполнить следующие шаги:

1. Найдем количество молекул газа, выделившегося при реакции циклогексана с хлором. Для этого воспользуемся уравнением реакции:

C6H12 + Cl2 -> C6H11Cl + HCl

Молярная масса циклогексана (C6H12) - 84 г/моль Молярная масса хлора (Cl2) - 71 г/моль Молярная масса полученного газа (HCl) - 36,5 г/моль

Масса газа HCl = 25,2 г Количество молей HCl = масса газа / молярная масса HCl = 25,2 г / 36,5 г/моль ≈ 0,69 моль

Так как в реакции образуется 1 моль газа HCl на 1 моль циклогексана, то количество молей циклогексана равно количеству молей HCl, т.е. 0,69 моль.

1. Найдем объем 20%-ного раствора гидроксида натрия, содержащего массу NaOH, необходимую для нейтрализации реакционной смеси. Для этого воспользуемся уравнением реакции нейтрализации:

NaOH + HCl -> NaCl + H2O

Молярная масса NaOH - 40 г/моль

Масса NaOH, содержащаяся в 20%-ном растворе = объем раствора плотность массовая доля NaOH = V 1,22 г/мл 0,2 Масса NaOH = V * 0,244 г

Количество молей NaOH, необходимое для нейтрализации HCl, равно количеству молей HCl, т.е. 0,69 моль. Следовательно, масса NaOH = 0,69 моль * 40 г/моль = 27,6 г

Отсюда получаем уравнение: V * 0,244 г = 27,6 г

Решив это уравнение, найдем объем V ≈ 113 мл

1. Найдем массовую долю NaCl в полученном растворе. Масса NaCl = масса NaCl, образовавшаяся при нейтрализации = масса HCl = 25,2 г

Общая масса раствора = масса HCl + масса NaOH + масса воды = 25,2 г + 27,6 г + 150 г ≈ 202,8 г

Массовая доля NaCl = масса NaCl / общая масса раствора = 25,2 г / 202,8 г ≈ 0,124, т.е. около 12,4%