Question

В результате нитрования гомолога бензола массой 4,8 г с выходом 85 % было получено мононитропроизводное массой 5,61 г. Установите молекулярную и структурную формулы гомо лога бензола, если известно, что при его взаимодействии с бромом в присутствии FeBr3 может быть получено только одно монобромсодержащее органическое вещество.

Answer 1

дано:  
- масса гомолога бензола = 4,8 г  
- выход нитрования = 85 %  
- масса мононитропроизводного = 5,61 г  

найти:  
молекулярную и структурную формулы гомолога бензола.

решение:  
1. Найдем количество вещества полученного мононитропроизводного:
   - Масса мононитропроизводного = 5,61 г
   - Предположим, что молярная масса мононитропроизводного равна M (г/моль).

2. Количество вещества (n) мононитропроизводного:
   n(мононитропроизводного) = m(мононитропроизводного) / M(мононитропроизводного)

3. Выход нитрования составляет 85 %, следовательно, фактическое количество вещества, которое должно было образоваться из 4,8 г гомолога, равно:
   n(гомолога) = n(мононитропроизводного) / 0,85

4. Теперь найдем отношение между количеством вещества гомолога и массой гомолога:
   - m(гомолога) = n(гомолога) * M(гомолога)
   Таким образом, можно выразить массу гомолога через его молярную массу и количество:
   m(гомолога) = (n(мононитропроизводного) / 0,85) * M(гомолога)

5. Учитывая, что:
   n(мононитропроизводного) = 5,61 г / M(мононитропроизводного), подставим это в уравнение массы:
   4,8 г = (5,61 г / M(мононитропроизводного) / 0,85) * M(гомолога)

6. Если предположить, что мононитропроизводное является производным от гомолога бензола с одним атомом водорода замененным на нитрогруппу (-NO2), то можно использовать общую молярную массу CnH(2n+2):
   Молярная масса гомолога = CnH(2n+2) = 12n + (2n + 2) = 14n + 2.

7. Из условия задачи не указана конкретная молекула, однако известно, что при бромировании может образоваться только одно монобромсодержащее соединение. Это указывает на симметричность гомолога, которая приводит к образованию одного продукта.

8. Принимая во внимание, что:
   g(C6H15) = 4,8 г, соответственно оно должно быть C8H10, так как другими возможными кандидатами будут субституенты на кольце.

9. Итак, мы можем попробовать рассмотреть, что продуктом реакции рассматриваемого гомолога будет толуол (C7H8). Проверяем:
   - m(C7H8) = 7*12 + 8*1 = 84 г/моль.
   Подставляем назад в уравнение.

ответ:  
Молекулярная формула гомолога бензола = C7H8 (толуол).  
Структурная формула гомолога бензола:  
   CH3-C6H5