Question

На нейтралізацію суміші фенолу з оцтовою кислотою витратили 23,4 мл розчину з масовою часткою W(NaOH)=40% і густиною ρ=1,2 г/см³. Такий самий об'єм суміші реагує з HNO₃ масою 18,9 г з утворенням тринітрофенолу. Визначити масову частку W фенолу у суміші.

Answer 1

З HNO₃ реагує лише фенол: C₆H₅OH + 3HNO₃ = C₆H₂(NO₂)₃OH + 3H₂O.
M (HNO₃) = 1 + 14 + 16·3 = 63 г/моль
M (C₆H₅OH) = 12·6 + 1·5 + 16 + 1 = 94 г/моль
Теорія:      94 г (C₆H₅OH) реагує з 3·63 г (HNO₃).
Практика: m г (C₆H₅OH) реагує з 18,9 г (HNO₃).
m (C₆H₅OH) = 94·18,9 / 3·63 = 9,4 г
Об'єм розчину NaOH: V = 23,4 мл = 23,4 см³.
Маса NaOH: m (NaOH) = w/100 · ρ · V = 40/100 · 1,2 · 23,4 = 11,232 г.
З NaOH реагують обидві речовини:
C₆H₅OH + NaOH = C₆H₅ONa + H₂O
CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O.
M (NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль
Теорія:      94 г (C₆H₅OH) реагує з 40 г (NaOH).
Практика: 9,4 г (C₆H₅OH) реагує з m г (NaOH).
Маса NaOH, що прореагувала з фенолом: m₁ (NaOH) = 9,4·40/94 = 4 г.
Маса NaOH, що прореагувала з оцтовою кислотою:
m₂ (NaOH) = 11,232 - 4 = 7,232 г.
M (CH₃COOH) = 12 + 1·3 + 12 + 16 + 16 + 1 = 60 г/моль
Теорія:      60 г (CH₃COOH) реагує з 40 г (NaOH).
Практика: m г (CH₃COOH) реагує з 7,232 г (NaOH).
Маса CH₃COOH: m (CH₃COOH) = 60·7,232/40 = 10,848 г.
Масова частка фенолу: w (C₆H₅OH) = 
m(C₆H₅OH) / m(C₆H₅OH)+m (CH₃COOH) · 100 = 9,4 / 9,4+10,848 · 100 ≈ 46,4%.

Answer 2

Спочатку необхідно визначити кількість NaOH, яка була додана до реакційної суміші. Для цього використовуємо формулу:

n(NaOH) = C(NaOH) × V(NaOH) = 0,4 × 23,4 мл = 9,36 ммоль

Далі з рівняння реакції між NaOH і фенолом можна зрозуміти, що для повної нейтралізації одного моля фенолу потрібно один мільоль NaOH. Тому кількість мільомоль фенолу, що була нейтралізована, дорівнює кількості мільомоль NaOH:

n(fenol) = 9,36 ммоль

Маса фенолу, яка була нейтралізована, може бути визначена за його молярною масою:

m(fenol) = n(fenol) × M(fenol) = 9,36 ммоль × 94,11 г/моль = 0,879 г

Тепер необхідно визначити кількість HNO₃, яка була використана для отримання тринітрофенолу. Для цього використовуємо масу HNO₃ та його молярну масу:

n(HNO₃) = m(HNO₃) / M(HNO₃) = 18,9 г / 63,01 г/моль = 0,3 моль

Оскільки згідно з рівнянням реакції один мільоль фенолу дає один мільоль тринітрофенолу, то кількість мільомоль фенолу, яка була використана для отримання тринітрофенолу, дорівнює кількості мільомоль HNO₃:

n(fenol) = 0,3 моль

Тепер можна визначити масову частку W фенолу у суміші:

W(fenol) = m(fenol) / m(суміші) × 100%

Маса суміші дорівнює об'єму розчину NaOH, оскільки його густина відома:

m(суміші) = V(NaOH) × ρ(NaOH) = 23,4 мл × 1,2 г/см³ = 28,08 г

Тому масова ч