Номер 848, страница 199 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

848. Через 100 г смеси бензола, фенола и анилина пропускали ток сухого хлороводорода до окончания реакции, при этом в осадок выпала соль. Осадок отфильтровали. Масса фильтрата составила 80 г. Фильтрат поместили в стакан и добавили к нему избыток водного раствора гидроксида натрия. При этом в стакане образовались два жидких слоя. Верхний слой отделили. Его масса составила 56 г. Определите массы веществ в исходном растворе.

Дано:

Масса исходной смеси (бензол, фенол, анилин) $m_{смеси} = 100$ г.

Масса фильтрата после реакции с $HCl$ $m_{фильтрата} = 80$ г.

Масса верхнего слоя после реакции фильтрата с $NaOH$ $m_{верхнего\ слоя} = 56$ г.

Найти:

Массы веществ в исходной смеси: $m(C_6H_6)$, $m(C_6H_5OH)$, $m(C_6H_5NH_2)$ - ?

Решение:

Исходная смесь состоит из бензола ($C_6H_6$), фенола ($C_6H_5OH$) и анилина ($C_6H_5NH_2$).

1. Через смесь пропускают сухой хлороводород ($HCl$). Из трех компонентов с $HCl$ будет реагировать только анилин, так как он проявляет основные свойства. Бензол и фенол (слабая кислота) с сухим $HCl$ не реагируют.

Уравнение реакции анилина с хлороводородом:

$C_6H_5NH_2 + HCl \rightarrow C_6H_5NH_3Cl$

Образуется хлорид фениламмония (солянокислый анилин) — это твердая соль, которая выпадает в осадок.

2. Осадок отфильтровывают. Следовательно, в фильтрате остаются вещества, которые не вступили в реакцию — бензол и фенол.

Масса фильтрата по условию составляет 80 г. Таким образом, суммарная масса бензола и фенола в исходной смеси равна 80 г:

$m(C_6H_6) + m(C_6H_5OH) = m_{фильтрата} = 80$ г.

3. Зная общую массу исходной смеси и массу бензола с фенолом, можем найти массу анилина:

$m(C_6H_5NH_2) = m_{смеси} - (m(C_6H_6) + m(C_6H_5OH))$

$m(C_6H_5NH_2) = 100\text{ г} - 80\text{ г} = 20\text{ г}.$

4. Фильтрат, содержащий бензол и фенол, обрабатывают избытком водного раствора гидроксида натрия ($NaOH$). Фенол, обладая кислотными свойствами, реагирует со щелочью, образуя растворимый в воде фенолят натрия. Бензол со щелочью не реагирует.

Уравнение реакции фенола с гидроксидом натрия:

$C_6H_5OH + NaOH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O$

5. После реакции в стакане образуются два жидких слоя. Бензол не смешивается с водой (и водными растворами солей и щелочей) и, будучи менее плотным, образует верхний слой. Нижний слой представляет собой водный раствор фенолята натрия и избытка гидроксида натрия.

Верхний слой отделяют, и его масса составляет 56 г. Этот слой и есть бензол. Следовательно, масса бензола в исходной смеси:

$m(C_6H_6) = 56\text{ г}.$

6. Теперь мы можем найти массу фенола, зная, что суммарная масса бензола и фенола была 80 г:

$m(C_6H_5OH) = (m(C_6H_6) + m(C_6H_5OH)) - m(C_6H_6)$

$m(C_6H_5OH) = 80\text{ г} - 56\text{ г} = 24\text{ г}.$

Проверим: $m(C_6H_6) + m(C_6H_5OH) + m(C_6H_5NH_2) = 56\text{ г} + 24\text{ г} + 20\text{ г} = 100\text{ г}$. Расчеты верны.

Ответ: масса бензола в исходной смеси составляет 56 г, масса фенола — 24 г, масса анилина — 20 г.