дано:
- масса раствора = 32 г
- объем выделившегося газа (при н. у.) = 493 мл
- концентрация раствора гидрокарбоната натрия = 5%
- масса раствора, израсходованного на второй части = 20,16 г
найти:
- массовые доли фенола и уксусной кислоты в исходном растворе
решение:
1. Найдем количество вещества натрия, выделившегося в первой части раствора. Учитывая, что 1 моль газа (при нормальных условиях) занимает объем 22,4 л (или 22400 мл), найдем количество вещества по объему газа:
n(Na) = V / Vm = 493 ml / 22400 ml/mol = 0,0220 mol
2. Реакция между фенолом и натрием происходит по следующей уравнению:
C6H5OH + Na -> C6H5O^-Na^+ + 1/2 H2↑
Из уравнения видно, что 1 моль натрия реагирует с 1 моль фенола. Значит, количество фенола в растворе равно 0,0220 мол.
3. Теперь найдем массу фенола:
m(C6H5OH) = n(C6H5OH) * M(C6H5OH)
Молярная масса фенола (C6H5OH) = 94 г/моль
m(C6H5OH) = 0,0220 mol * 94 g/mol = 2,068 g
4. Теперь определим состав второй части раствора. В этой части добавляли 5%-ный раствор гидрокарбоната натрия до прекращения выделения газа. Масса израсходованного раствора (20,16 г) можно использовать для нахождения массы NaHCO3.
5. Найдем массу NaHCO3 в растворе:
масса NaHCO3 = 5% от 20,16 г = 0,05 * 20,16 г = 1,008 г
6. Определим количество вещества NaHCO3:
n(NaHCO3) = m / M(NaHCO3)
Молярная масса NaHCO3 = 84 г/моль
n(NaHCO3) = 1,008 g / 84 g/mol = 0,0120 mol
7. Реакция уксусной кислоты с гидрокарбонатом натрия проходит по следующему уравнению:
CH3COOH + NaHCO3 -> CH3COONa + H2O + CO2↑
Из уравнения видно, что 1 моль NaHCO3 реагирует с 1 моль уксусной кислоты. Следовательно, количество уксусной кислоты в растворе равно 0,0120 мол.
8. Рассчитаем массу уксусной кислоты:
m(CH3COOH) = n(CH3COOH) * M(CH3COOH)
Молярная масса уксусной кислоты (CH3COOH) = 60 г/моль
m(CH3COOH) = 0,0120 mol * 60 g/mol = 0,720 g
9. Теперь мы можем определить массу второй части раствора:
m(второй части раствора) = m(C6H5OH) + m(CH3COOH)
m(второй части раствора) = 2,068 g + 0,720 g = 2,788 g
10. Таким образом, масса первой части раствора составляет:
m(первой части раствора) = 32 g - 2,788 g = 29,212 g
11. Теперь вычислим массовую долю фенола и уксусной кислоты в исходном растворе:
массовая доля фенола = m(C6H5OH) / m(раствора) * 100%
массовая доля фенола = 2,068 g / 32 g * 100% ≈ 6,46%
массовая доля уксусной кислоты = m(CH3COOH) / m(раствора) * 100%
массовая доля уксусной кислоты = 0,720 g / 32 g * 100% ≈ 2,25%
ответ:
массовая доля фенола ≈ 6,46%
массовая доля уксусной кислоты ≈ 2,25%