Question

Смесь бензола, фенола и метилфенола (масса смеси 18,56 г) обработали избытком водного раствора щелочи. В результате масса органического слоя уменьшилась на 2,96 г. Такую же смесь массой 0,928 г полностью сожгли, продукты сгорания пропустили через избыток известковой воды и получили 6,95 г осадка. Рассчитайте массовые доли веществ в исходной смеси.

Answer 1

дано:
- масса смеси (m_total) = 18,56 г
- уменьшение массы органического слоя (delta_m) = 2,96 г
- масса второй смеси (m_combustion) = 0,928 г
- масса осадка после сгорания (m_precipitate) = 6,95 г

найти:
- массовые доли бензола (ω_benzol), фенола (ω_phenol) и метилфенола (ω_methylphenol) в исходной смеси.

решение:

1. Определим массу остатков после обработки щелочью:
   m_remaining = m_total - delta_m = 18,56 г - 2,96 г = 15,6 г

2. Запишем уравнение для сгорания:
   - Сожженные вещества: C6H6 (бензол), C6H5OH (фенол), C7H8O (метилфенол)
   - Учитывая, что все углеводороды при сгорании образуют CO2 и H2O, запишем уравнение реакции с образованием CaCO3 из CO2:
   C + O2 -> CO2
   CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 (осадок)

3. Найдем количество углерода, которое привело к образованию 6,95 г осадка:
   - Молярная масса CaCO3 = 100,09 г/моль
   - Количество CaCO3 = m_precipitate / M_CaCO3 = 6,95 г / 100,09 г/моль ≈ 0,0694 моль

4. Так как каждый моль CaCO3 соответствует 1 молю CO2, значит:
   n_CO2 = n_CaCO3 ≈ 0,0694 моль

5. Общее количество углерода в сгоревшей смеси:
   n_C = n_CaCO3 ≈ 0,0694 моль (так как каждый моль угля идет на образование одного моля CO2).

6. Теперь найдем массу углерода:
   m_C = n_C * M_C = 0,0694 моль * 12,01 г/моль ≈ 0,833 г

7. Изменения массы смеси после обработки щелочью также указывают на то, что часть веществ была нейтрализована:
   - Предположим, к реакциям с щелочью привели только фенол и метилфенол. Бензол не реагирует с щелочью.
   - Пусть x - масса бензола, y - масса фенола, z - масса метилфенола. Имеем систему уравнений:
     x + y + z = 18,56 г
     y + z = 2,96 г (так как бензол не изменился)
     
8. Подставим y + z в первое уравнение:
   x + (2,96 г) = 18,56 г
   x = 18,56 г - 2,96 г = 15,6 г

9. Теперь мы можем найти массовые доли:
   - ω_benzol = x / m_total = 15,6 г / 18,56 г ≈ 0,840
   - ω_phenol + ω_methylphenol = (2,96 г) / (18,56 г) = 0,160 (где y + z = 2,96 г)

10. Для вычисления массовой доли фенола и метилфенола можно использовать пропорции, но у нас недостаточно данных для определения их отдельных масс без дополнительных предположений.

ответ:
массовая доля бензола в смеси примерно 84%, массовая доля фенола и метилфенола вместе около 16%.