Question

Смесь 0,05 моль гомолога бензола и фенола массой 14 г обрабатывали бромированной водой. Выпало 33,1 г осадка. Определите структуру гомолога бензола

Answer 1

Ответ:

С бромной водой с образованием осадка будет реагировать только фенол:

С6Н5ОН +3Вr2(в)→С6Н2Вr3ОН↓ + 3НBr

СnН2n-6 +Вr2(в) реакции нет

Найдем количество трибромфенола:

ν(С6Н2Вr3ОН)=m/M=33,1г/331г/моль=0,1 моль

Составляем соотношение между количеством трибромфенола и фенолом, находим количество и массу фенола, вступившего в реакцию:

ν(С6Н2Вr3ОН):ν(С6Н5ОН)=1:1 ( по уравнению),

ν(С6Н5ОН)= 0,1 моль,

m(С6Н5ОН)=νM=0,1 моль×94 г/моль=9,4г

Находим массу гомолога бензола:

m(СnН2n-6)=14,7-9,4=5,3г,

а его количество (согласно условию задачи) составляет:

ν(СnН2n-6):ν(С6Н5ОН)=2:1,

ν(СnН2n-6)=0,1/2=0,05 моль

Зная количество гомолога и его массу, находим молярную массу и составляем уравнение:

M(СnН2n-6)=m/ν=5,3 г/0,05 моль=106 г/моль

12n+2n-6=106

n=8

Ответ: С8Н10.

Answer 2

Для определения структуры гомолога бензола по результатам обработки бромированной водой, давайте рассмотрим реакцию бромирования аренов (в том числе и бензола):

\[ C_6H_6 + Br_2 \rightarrow C_6H_5Br + HBr \]

Гомолог бензола будет иметь общую формулу \( C_6H_{6-n}X_n \), где \( X \) - замещающая группа. В данном случае, при добавлении брома (\( Br_2 \)), бензол мог бы замещаться бромом, образуя бромбензол:

\[ C_6H_6 + Br_2 \rightarrow C_6H_5Br + HBr \]

Масса бромбензола \( C_6H_5Br \) равна массе бензола (\( C_6H_6 \)), атомы водорода и брома добавляются к бензольному кольцу, и в данной реакции бромирования каждый моль \( Br_2 \) добавляет один атом брома.

Масса бромбензола (\( C_6H_5Br \)):

\[ \text{Масса бромбензола} = \text{Масса бензола} + \text{Масса брома} \]

\[ \text{Масса бромбензола} = 14 \, \text{г} + 2 \times \text{Масса атома брома} \]

Таким образом,

\[ \text{Масса бромбензола} = 14 \, \text{г} + 2 \times 79.904 \, \text{г/моль} \]

\[ \text{Масса бромбензола} \approx 173.808 \, \text{г/моль} \]

Теперь, учитывая, что выпало 33.1 г осадка (бромбензола), мы можем использовать следующую формулу, чтобы определить количество молей бромбензола:

\[ \text{Моли бромбензола} = \frac{\text{Масса бромбензола}}{\text{Молярная масса бромбензола}} \]

\[ \text{Моли бромбензола} = \frac{33.1 \, \text{г}}{173.808 \, \text{г/моль}} \]

\[ \text{Моли бромбензола} \approx 0.1904 \, \text{моль} \]

Так как у нас была смесь бензола и фенола, и известно, что суммарное количество молей равно 0.05 моль, мы можем использовать это, чтобы определить количество молей фенола:

\[ \text{Моли фенола} = 0.05 \, \text{моль} - \text{Моли бромбензола} \]

\[ \text{Моли фенола} = 0.05 \, \text{моль} - 0.1904 \, \text{моль} \]

\[ \text{Моли фенола} \approx 0.0596 \, \text{моль} \]

Теперь, зная количество молей фенола и массу фенола, мы можем определить массу одной молекулы фенола. Поскольку фенол имеет формулу \( C_6H_5OH \), его молярная масса равна сумме масс углерода, водорода и кислорода:

\[ \text{Молярная масса фенола} = 6 \times \text{Масса атома углерода} + 6 \times \text{Масса атома водорода} + \text{Масса атома кислорода} \]

\[ \text{Молярная масса фенола} = 6 \times 12.011 \, \text{г/моль} + 6 \times 1.008 \, \text{г/моль} + 15.999 \, \text{г/моль} \]

\[ \text{Молярная масса фенола} \approx 94.11 \, \text{г/моль} \]

Теперь мы можем использовать массу фенола и его молярную массу, чтобы определить количество молекул фенола:

\[ \text{Количество молекул фенола} = \frac{\text{Масса фенола}}{\text{Молярная масса фенола}} \]

\[ \text{Количество молекул фенола} = \frac{14 \, \text{г}}{94.11 \, \text{г/моль}} \]

\[ \text{Количество молекул фенола} \approx 0.1488 \, \text{моль} \]

Таким образом, фенол представлен в смеси в количестве примерно 0.0596 моль, а его масса составляет примерно 14 г.