дано:
- масса брома = 8 г
- объем углекислого газа (н. у.) = 11,872 дм3
найти:
- массовую долю бензола в смеси
решение:
1. Сначала найдем количество вещества брома.
Молярная масса брома = 79,9 г/моль.
Количество вещества брома (nBr) = 8 г / 79,9 г/моль ≈ 0,100 моль.
2. Бром обесцвечивает смесь, содержащую бензол и гептен-1. Реакция присоединения брома к гептену следующая:
C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr (бензол не реагирует)
C7H14 + Br2 → C7H13Br2 (гептен-1 реагирует)
Поэтому количество моль гептена-1, который может реагировать с бромом (на каждую моль гептена требуется 1 моль брома):
nC7H14 = nBr = 0,100 моль.
3. Теперь определим, сколько углекислого газа образуется при сгорании смеси.
4. Объем углекислого газа (н. у.) равен 11,872 дм3. Используем закон Бойля-Мариотта для определения количества вещества CO2:
nCO2 = V / Vm = 11,872 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,529 моль.
5. Запишем реакции полного сгорания бензола и гептена-1:
Сгорание бензола:
C6H6 + 7,5O2 → 6CO2 + 3H2O
Сгорание гептена-1:
C7H14 + 10,5O2 → 7CO2 + 7H2O
6. Пусть x – это количество моль бензола в смеси, тогда количество моль гептена-1 будет равно (0,100 - x). Теперь составим уравнение для общего количества углекислого газа:
6x + 7(0,100 - x) = 0,529.
Упростим уравнение:
6x + 0,7 - 7x = 0,529,
-x + 0,7 = 0,529,
-x = 0,529 - 0,7,
-x = -0,171,
x = 0,171 моль.
7. Теперь найдем массу бензола:
Молярная масса бензола = 78,11 г/моль.
Масса бензола (mB) = nB * MB = 0,171 моль * 78,11 г/моль ≈ 13,35 г.
8. Массу гептена-1:
Молярная масса гептена-1 = 98,15 г/моль.
Масса гептена (mC7H14) = nC7H14 * MC7H14 = (0,100 - 0,171) моль * 98,15 г/моль.
Однако поскольку количество моль гептена мы ранее определили как 0,100 моль, масса его:
mC7H14 = 0,100 моль * 98,15 г/моль ≈ 9,815 г.
9. Считаем общую массу смеси:
mсмешанное = mB + mC7H14 = 13,35 г + 9,815 г ≈ 23,165 г.
10. Находим массовую долю бензола в смеси:
wB = (mB / mсмешанное) * 100% = (13,35 г / 23,165 г) * 100% ≈ 57,6%.
ответ:
Массовая доля бензола в смеси составляет примерно 57,6%.