Какая молекулярная формула и структура вещества, которое может быть получено в одну стадию из фенола, если при сжигании

Ябеда

54

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо определить молекулярную формулу и структуру вещества, которое образуется при сжигании неизвестного вещества. Для этого мы должны использовать информацию о продуктах сгорания: углекислый газ (CO2) и бромоводород (HBr).

Давайте начнем с углекислого газа. Масса углекислого газа, образовавшегося при сжигании неизвестного вещества, составляет 1,344 л.

Для расчета массы углекислого газа, вспомним его молярную массу. Молярная масса углекислого газа равна сумме молекулярных масс атомов углерода и атомов кислорода в молекуле.

Молярная масса углерода (С) равна 12,01 г/моль, а молярная масса кислорода (O) равна 16,00 г/моль. Таким образом, молярная масса углекислого газа (CO2) составляет:

\[M(CO_2) = M(C) + 2 \times M(O) = 12,01 \, г/моль + 2 \times 16,00 \, г/моль = 44,01 \, г/моль\]

Теперь мы можем рассчитать количество молей углекислого газа, образовавшегося при сжигании неизвестного вещества. Для этого нам необходимо использовать соотношение между массой газа, его молярной массой и количеством молей:

\[n(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = \frac{1,344 \, л \times 1 \, моль/22,4 \, л}{44,01 \, г/моль} = 0,860 \, моль\]

Теперь, когда мы знаем количество молей углекислого газа, давайте рассмотрим массу бромоводорода (HBr), образовавшегося при сжигании неизвестного вещества, - 2,43 г.

Молярная масса бромоводорода (HBr) составляет:

\[M(HBr) = M(H) + M(Br) = 1,01 \, г/моль + 79,9 \, г/моль = 80,91 \, г/моль\]

Рассчитаем количество молей бромоводорода, используя ту же формулу:

\[n(HBr) = \frac{m(HBr)}{M(HBr)} = \frac{2,43 \, г}{80,91 \, г/моль} = 0,030 \, моль\]

Запомним эти значения: количество молей углекислого газа составляет 0,860 моль, а количество молей бромоводорода составляет 0,030 моль.

Теперь давайте рассмотрим изначальное вещество - фенол (C6H6O). Обратим внимание, что в одной молекуле фенола содержатся 6 атомов углерода (C), 6 атомов водорода (H) и 1 атом кислорода (O).

Таким образом, мы можем записать баланс химического уравнения для сжигания фенола:

\[C6H6O + aO2 \rightarrow bCO2 + cH2O + dHBr\]

где "a" - количество молей кислорода, "b" - количество молей углекислого газа, "c" - количество молей воды и "d" - количество молей бромоводорода. Мы хотим найти значения "a", "b", "c" и "d".

Из баланса химического уравнения мы можем записать следующие соотношения:

\[a = 6b \quad \text{(1)}\]
\[c = 3b \quad \text{(2)}\]
\[d = 2b \quad \text{(3)}\]

Теперь нам нужно рассчитать количество молей кислорода (a), которое требуется для сжигания 0,860 моль углекислого газа (b). Используем соотношение (1):

\[a = 6 \cdot 0,860 \, моль = 5,16 \, моль\]

Теперь мы можем рассчитать количество молей воды (c) и бромоводорода (d) с помощью соотношений (2) и (3):

\[c = 3 \cdot 0,860 \, моль = 2,58 \, моль\]
\[d = 2 \cdot 0,860 \, моль = 1,72 \, моль\]

Таким образом, мы получили следующие значения: "a" = 5,16 моль, "b" = 0,860 моль, "c" = 2,58 моль и "d" = 1,72 моль.

Исходя из этих результатов, мы можем заключить, что молекулярная формула и структура вещества, образующегося в результате сжигания фенола, равны:

\[C6H6O + 5,16O2 \rightarrow 0,860CO2 + 2,58H2O + 1,72HBr\]

Таким образом, вещество, образующееся в результате сжигания фенола, будет состоять из 6 атомов углерода (C6), 6 атомов водорода (H6), 1 атома кислорода (O) и 1 атома брома (Br). Его молекулярная формула будет выглядеть как C6H6OBr.