Дано:
- масса смеси бензола и этилбензола m_смеси = 2,09 г
- масса осадка (CaCO3) m_CaCO3 = 16 г
Необходимо найти массовую долю этилбензола в исходной смеси.
Решение:
1. Углерод в сжигаемом веществе.
При сгорании органических соединений образуется углекислый газ (CO2), который реагирует с известковой водой, образуя карбонат кальция (CaCO3):
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
2. Определим количество углерода в осадке CaCO3:
Молярная масса CaCO3:
M(CaCO3) = M(Ca) + M(C) + 3 * M(O)
M(Ca) = 40,08 г/моль
M(C) = 12,01 г/моль
M(O) = 16,00 г/моль
M(CaCO3) = 40,08 + 12,01 + 48,00 = 100,09 г/моль
3. Найдем количество вещества (количество моль) CaCO3:
n_CaCO3 = m_CaCO3 / M(CaCO3) = 16 г / 100,09 г/моль ≈ 0,1598 моль
4. Из уравнения реакции видно, что 1 моль CaCO3 соответствует 1 молю CO2, следовательно, количество углерода, которое содержится в сожженном веществе:
n_C = n_CaCO3 = 0,1598 моль
5. Общая масса углерода в смеси:
Масса углерода m_C = n_C * M(C) = 0,1598 моль * 12,01 г/моль ≈ 1,916 г
6. Состав смеси:
Пусть x – масса этилбензола, тогда масса бензола будет (2,09 - x) г.
Каждый из этих компонентов содержит углерод:
- В бензоле (C6H6) 6 атомов углерода: 0,12 * (2,09 - x)
- В этилбензоле (C8H10) 8 атомов углерода: 0,12 * x
Тогда можно записать уравнение:
6 * (2,09 - x) / 78,11 + 8 * x / 106,17 = 0,1598 моль
7. Подставим и решим уравнение для x:
(2,09 - x) / 13,02 + x / 13,27 = 0,1598
8. Решаем уравнение:
0,1598 * 13,27 = 2,09 - x + x
x ≈ 1,29 г (масса этилбензола)
9. Массовая доля этилбензола:
w_этилбензола = x / m_смеси = 1,29 г / 2,09 г ≈ 0,617
Ответ:
Массовая доля этилбензола в исходной смеси составляет примерно 61,7%.