Порцию раствора фенола в толуоле массой 20 г обработали избытком натрия. В результате реакции образовался...

Для решения задачи начнем с анализа реакции между фенолом и натрием. Фенол (C₆H₅OH) реагирует с натрием (Na) с образованием натриевого фенолята (C₆H₅ONa) и водорода (H₂):

[ 2 C₆H₅OH + 2 Na \rightarrow 2 C₆H₅ONa + H₂ \uparrow ]

Из уравнения видно, что на два моля фенола образуется один моль водорода.

Теперь найдем количество водорода, выделившегося в результате реакции. Для этого воспользуемся уравнением состояния газа:

[ V = n \cdot R \cdot T / P ]

где:

• ( V ) — объем газа (672 мл = 0.672 л),
• ( n ) — количество вещества газа (в молях),
• ( R ) — универсальная газовая постоянная (0.0821 л·атм/(моль·К)),
• ( T ) — температура (в кельвинах, предположим, что стандартная температура 273 K),
• ( P ) — давление (предположим, что стандартное атмосферное давление 1 атм).

Для расчета количества водорода:

[ n = \frac{PV}{RT} ]

Подставляем значения:

[ n = \frac{1 \, \text{атм} \cdot 0.672 \, \text{л}}{0.0821 \, \text{л·атм/(моль·K)} \cdot 273 \, \text{K}} \approx 0.0297 \, \text{моль} ]

Теперь, согласно уравнению реакции, 1 моль водорода образуется из 2 моль фенола. Следовательно, количество фенола, реагировавшего с натрием, составит:

[ n{\text{C₆H₅OH}} = 2 \cdot n{H₂} = 2 \cdot 0.0297 \, \text{моль} \approx 0.0594 \, \text{моль} ]

Теперь найдем массу фенола:

Молярная масса фенола (C₆H₅OH) составляет:

[ M_{C₆H₅OH} = 6 \cdot 12.01 \, \text{г/моль} + 5 \cdot 1.008 \, \text{г/моль} + 16.00 \, \text{г/моль} = 94.11 \, \text{г/моль} ]

Теперь можем вычислить массу фенола:

[ m{C₆H₅OH} = n{C₆H₅OH} \cdot M_{C₆H₅OH} = 0.0594 \, \text{моль} \cdot 94.11 \, \text{г/моль} \approx 5.58 \, \text{г} ]

Теперь, зная массу фенола, можем найти массовую долю фенола в растворе толуола:

Общая масса раствора составляет 20 г. Массовая доля фенола (w) рассчитывается по формуле:

[ w = \frac{m{C₆H₅OH}}{m{раствора}} \cdot 100\% ]

Подставляем значения:

[ w = \frac{5.58 \, \text{г}}{20 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 27.9\% ]

Таким образом, массовая доля фенола в растворе толуола составляет примерно 27.9%.

Для решения задачи сначала найдем количество образовавшегося газа (водорода) и затем определим массу фенола в растворе.

1. Объем газа (водорода) при нормальных условиях (н.у.) равен 672 мл. В н.у. 1 моль газа занимает 22,4 л (или 22400 мл). Таким образом, количество молей водорода можно вычислить по формуле:

[ n(H_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{672 \, \text{мл}}{22400 \, \text{мл/моль}} = 0,03 \, \text{моль} ]

1. Реакция между фенолом (C₆H₅OH) и натрием (Na) приводит к образованию водорода и натриевого фенолята:

[ 2 \, C_6H_5OH + 2 \, Na \rightarrow 2 \, C_6H_5ONa + H_2 ]

Из уравнения видно, что 2 моль фенола дают 1 моль водорода. Следовательно, количество молей фенола, которое реагировало:

[ n(C_6H_5OH) = 2 \cdot n(H_2) = 2 \cdot 0,03 \, \text{моль} = 0,06 \, \text{моль} ]

1. Теперь найдем массу фенола. Молярная масса фенола (C₆H₅OH) составляет примерно 94 г/моль:

[ m(C_6H_5OH) = n(C_6H_5OH) \cdot M(C_6H_5OH) = 0,06 \, \text{моль} \cdot 94 \, \text{г/моль} = 5,64 \, \text{г} ]

1. Теперь вычислим массовую долю фенола в растворе:

[ \text{массовая доля} = \frac{m(C_6H5OH)}{m{\text{раствора}}} \cdot 100\% = \frac{5,64 \, \text{г}}{20 \, \text{г}} \cdot 100\% = 28,2\% ]

Таким образом, массовая доля фенола в растворе толуола составляет 28,2%.

Для решения задачи:

1. Запишем уравнение реакции.

Фенол (\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}) реагирует с металлом натрием (\text{Na}), образуя фенолят натрия и водород:

[ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{Na} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{ONa} + \frac{1}{2}\text{H}_2 ]

Из уравнения видно, что 1 моль фенола выделяет (0.5) моля водорода ((\text{H}_2)).

1. Выразим количество выделившегося водорода.

Из условия известно, что объем выделившегося водорода составляет (672 \, \text{мл}) при нормальных условиях. При нормальных условиях (1 \, \text{моль}) газа занимает (22.4 \, \text{л}) ((22400 \, \text{мл})).

Количество молей водорода ((n)) вычисляется по формуле:

[ n = \frac{V}{V_{\text{моль}}} ]

Подставляем значения:

[ n = \frac{672 \, \text{мл}}{22400 \, \text{мл/моль}} = 0.03 \, \text{моль} ]

Итак, количество водорода (n(\text{H}_2) = 0.03 \, \text{моль}).

1. Найдем количество фенола.

По уравнению реакции видно, что 1 моль фенола дает (0.5 \, \text{моль}) водорода, то есть на 1 моль водорода требуется (2 \, \text{моль}) фенола.

Количество молей фенола ((n(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}))) будет:

[ n(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}) = 2 \cdot n(\text{H}_2) = 2 \cdot 0.03 = 0.06 \, \text{моль} ]

1. Найдем массу фенола.

Молярная масса фенола ((\text{C}_6\text{H}_5\text{OH})):

[ M(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 16 + 1 = 94 \, \text{г/моль} ]

Масса фенола ((m)) вычисляется по формуле:

[ m = n \cdot M ]

Подставляем значения:

[ m(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}) = 0.06 \cdot 94 = 5.64 \, \text{г} ]

1. Найдем массовую долю фенола в растворе.

Массовая доля фенола ((w)) вычисляется по формуле:

[ w = \frac{m(\text{C}_6\text{H}5\text{OH})}{m{\text{раствора}}} \cdot 100\% ]

Масса раствора ((m_{\text{раствора}})) дана в условии: (20 \, \text{г}).

Подставляем значения:

[ w = \frac{5.64}{20} \cdot 100\% = 28.2\% ]

Ответ: массовая доля фенола в растворе (28.2\%).