дано:
- масса смеси (бензол, фенол, анилин) m_смеси = 24 г.
- уменьшение массы органического слоя при обработке HCl m_уменьшения = 5,4 г.
- объем газа, выделившегося при реакции с натрием V_газа = 896 мл = 0,896 л (н. у.).
найти:
- массы бензола (m_бензола), фенола (m_фенола) и анилина (m_анилина) в исходной смеси.
решение:
1. После обработки соляной кислотой образуется соль анилина (C6H5NH3Cl), которая растворяется в водном слое. Таким образом, масса органического слоя уменьшается на массу анилина:
m_анилина = m_уменьшения = 5,4 г.
2. Теперь найдем массу оставшихся веществ в смеси:
m_оставшихся = m_смеси - m_анилина = 24 г - 5,4 г = 18,6 г.
Это масса бензола и фенола.
3. В процессе обработки высушенного органического слоя избытком металлического натрия происходит реакция с фенолом:
2 C6H5OH + 2 Na -> 2 C6H5ONa + H2↑.
4. Исходя из уравнения реакции, 1 моль фенола дает 1 моль водорода (H2). Найдем количество молей водорода, выделившегося в реакции:
PV = nRT,
откуда n = PV/RT.
При н.у. P = 101325 Па, R = 8,31 Дж/(моль·К), T = 273 K.
n = (101325 Па * 0,896 л) / (8,31 Дж/(моль·К) * 273 K) = 0,039 моль.
5. Это значит, что количество фенола равно количеству выделившегося водорода, так как 1 моль фенола дает 1 моль водорода:
n_фенола = 0,039 моль.
6. Теперь найдём массу фенола:
m_фенола = n_фенола * M_фенола,
где M_фенола = 94 г/моль (молярная масса фенола).
m_фенола = 0,039 моль * 94 г/моль = 3,666 г.
7. Теперь можем найти массу бензола:
m_бензола = m_оставшихся - m_фенола = 18,6 г - 3,666 г = 14,934 г.
ответ:
m_бензола ≈ 14,9 г,
m_фенола ≈ 3,67 г,
m_анилина = 5,4 г.