дано:
- масса брома, присоединенного к смеси = 16 г
- масса бензола, полученная в результате дегидрирования = 27,3 г
- объем водорода, полученного при дегидрировании = V
- объем водорода для полного гидрирования смеси = 2V
найти:
массовые доли компонентов исходной смеси: бензол (C6H6), циклогексен (C6H10) и циклогексан (C6H12).
решение:
1. Определим количество вещества брома:
- Молярная масса брома (Br2) = 160 г/моль
- n(Br2) = m(Br2) / M(Br2) = 16 г / 160 г/моль = 0,1 моль
2. Поскольку бром реагирует с ненасытенными соединениями, мы можем составить уравнение реакции:
C6H5R + Br2 → C6H4RBr + HBr
где R - любой углеводородный остаток от циклогексена или циклогексана.
3. Рассмотрим реакции:
- Бензол не реагирует с бромом.
- Циклогексен (C6H10) реагирует с 1 молем брома на 1 моль циклогексена.
- Циклогексан (C6H12) не реагирует с бромом.
С учетом того, что общее количество присоединённого брома составляет 0,1 моль, это означает, что было 0,1 моль циклогексена, который реагировал с бромом.
4. Теперь определяем количество водорода, необходимого для гидрирования всех компонентов:
- Чтобы полностью гидрировать 0,1 моль циклогексена необходимо 0,1 моль H2,
- Для циклогексана (C6H12): 0,1 моль требует 0,1 моль H2,
- Всего: 0,1 + 0,1 = 0,2 моль H2.
5. При катализаторном дегидрировании образуется бензол и выделяется водород. Из условия задачи известно, что объем водорода, получаемого из дегидрирования, в 2 раза меньше объема, необходимого для полного гидрирования исходной смеси. Таким образом, 2V = 0,2 моль H2, значит V = 0,1 моль H2.
6. Найдем массу бензола, полученного из циклогексена:
- Количество бензола, образующегося из 0,1 моль циклогексена = 0,1 моль * 78 г/моль = 7,8 г.
7. Объем водорода V соответствует количеству циклогексена, поэтому:
- Полученное количество бензола = 27,3 г,
- Следовательно, у нас было еще 27,3 г - 7,8 г = 19,5 г циклогексана.
8. На данный момент есть:
- Масса циклогексена = 0,1 моль * 82 г/моль = 8,2 г.
- Масса бензола = 27,3 г.
- Масса циклогексана = 19,5 г.
9. Общая масса смеси = 8,2 + 27,3 + 19,5 = 55 г.
10. Теперь вычислим массовые доли:
- Массовая доля бензола = 27,3 г / 55 г = 0,496 или 49,6%
- Массовая доля циклогексена = 8,2 г / 55 г = 0,149 или 14,9%
- Массовая доля циклогексана = 19,5 г / 55 г = 0,354 или 35,4%
ответ:
Массовые доли компонентов исходной смеси:
Бензол = 49,6%
Циклогексен = 14,9%
Циклогексан = 35,4%