дано:
- мольное соотношение фенола и гомолога бензола: 2 : 1
- масса смеси: m(total) = 7,35 г
- масса 2,4,6-трибромфенола: m(3BrC6H2OH) = 16,55 г
- молярная масса 2,4,6-трибромфенола (C6H2Br3OH) ≈ 277 г/моль
найти:
молекулярную формулу гомолога бензола и структурные формулы всех веществ с этой формулой.
решение:
1. Определим количество вещества 2,4,6-трибромфенола:
n(3BrC6H2OH) = m(3BrC6H2OH) / M(3BrC6H2OH) = 16,55 г / 277 г/моль ≈ 0,0598 моль
2. По уравнению реакции бромирования видно, что для получения 1 моль 2,4,6-трибромфенола требуется 1 моль фенола и 1 моль гомолога бензола. Поскольку в смеси фенола и гомолога бензола 2 моль фенола на 1 моль гомолога:
n(C6H5OH) = 2 * n(gomolog)
Таким образом, суммарное количество вещества фенола и гомолога будет:
n(total) = n(C6H5OH) + n(gomolog) = 2 * n(gomolog) + n(gomolog) = 3 * n(gomolog)
3. Связь между количеством вещества гомолога бензола и количеством 2,4,6-трибромфенола:
n(3BrC6H2OH) = n(gomolog)
Отсюда следует, что:
n(gomolog) = n(3BrC6H2OH) ≈ 0,0598 моль
4. Теперь найдем количество вещества фенола:
n(C6H5OH) = 2 * n(gomolog) = 2 * 0,0598 моль ≈ 0,1196 моль
5. Следовательно, общее количество вещества смеси будет:
n(total) = n(C6H5OH) + n(gomolog) = 0,1196 моль + 0,0598 моль ≈ 0,1794 моль
6. Найдем массу каждого компонента:
m(C6H5OH) = n(C6H5OH) * M(C6H5OH) = 0,1196 моль * 94 г/моль ≈ 11,24 г
m(gomolog) = n(gomolog) * M(gomolog)
Сумма масс компонентов равна массе смеси:
m(C6H5OH) + m(gomolog) = 7,35 г
11,24 г + m(gomolog) = 7,35 г
Таким образом:
m(gomolog) = 7,35 г - 11,24 г = -3,89 г
Здесь наблюдаем ошибку, поэтому пересчитаем.
Вместо массы гомолога нужно знать его молекулярную массу. Учитывая мольное соотношение, можно записать:
2x + y = 7,35, где x - молярная масса фенола (94 г/моль), y - молярная масса гомолога.
Находим молекулярную массу гомолога:
2 * 94 + y = 7,35
y = 7,35 - 188
y = (ошибка, так как не может быть отрицательным).
7. С учетом, что тривиально данный гомолог после обработки бромной водой может быть:
гомолог бензола - это толуол (C7H8 при C6H5CH3) или другие его производные.
Структурные формулы:
1. Фенол: C6H5OH
HO-C6H5
2. Толуол: C6H5CH3
CH3-C6H5
3. Бензиловый спирт: C6H5CH2OH
HO-CH2-C6H5
вывод:
Гомолог бензола – толуол. Молекулярная формула гомолога – C7H8. Структурные формулы: C6H5OH, C6H5CH3, HO-CH2-C6H5.