Каков состав газовой смеси, образовавшейся в результате реакции между фенолом массой 37,6 г и избытком натрия, когда
Каков состав газовой смеси, образовавшейся в результате реакции между фенолом массой 37,6 г и избытком натрия, когда ее смешивают с ацетиленом объемом 3.36 дм^3 (н.у.) и пропускают через платиновый катализатор? Задайте состав смеси в объемных долях.
Золотой_Горизонт 51
Для решения данной задачи нам необходимо рассмотреть реакцию между фенолом и натрием, а также реакцию между фенолом и ацетиленом.Сначала рассмотрим реакцию между фенолом и натрием, которая приводит к образованию бензола:
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{Na} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6 + \text{NaOH} \]
Молярная масса фенола (\(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}\)) равна 94,11 г/моль, следовательно, масса фенола, заданная в условии, равна 37,6 г.
Чтобы узнать количество вещества фенола (\(n\)), воспользуемся формулой:
\[ n = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} \]
Подставим известные значения:
\[ n = \frac{37,6}{94,11} = 0,4 \text{ моль} \]
Так как в задаче сказано, что натрий избыточен, это означает, что в реакции полностью реагирует только фенол.
Теперь рассмотрим реакцию между фенолом и ацетиленом:
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{C}_2\text{H}_2 \rightarrow \text{C}_8\text{H}_8 + \text{H}_2\text{O} \]
Мы знаем, что объем ацетилена (\(\text{C}_2\text{H}_2\)) составляет 3,36 дм\(^3\).
Используя соотношение между объемом газов и числом молей:
\[ V = n \cdot V_m \]
где \( V \) - объем в литрах, \( n \) - количество вещества в молях, \( V_m \) - молярный объем газа при нормальных условиях (22,4 л/моль), найдем количество вещества ацетилена:
\[ n_{\text{ацетилен}} = \frac{V_{\text{ацетилен}}}{V_m} = \frac{3,36}{22,4} = 0,15 \text{ моль} \]
Теперь мы имеем информацию о количестве вещества бензола и ацетилена. Чтобы получить суммарное количество вещества в газовой смеси, сложим количество молей каждого газа:
\[ n_{\text{смесь}} = n_{\text{фенол}} + n_{\text{ацетилен}} = 0,4 + 0,15 = 0,55 \text{ моль} \]
Наконец, чтобы определить объемные доли каждого компонента в газовой смеси, поделим количество молей каждого газа на общее количество молей:
\[ \text{Доля фенола} = \frac{n_{\text{фенол}}}{n_{\text{смесь}}} \cdot 100\% \]
\[ \text{Доля ацетилена} = \frac{n_{\text{ацетилен}}}{n_{\text{смесь}}} \cdot 100\% \]
Подставим известные значения:
\[ \text{Доля фенола} = \frac{0,4}{0,55} \cdot 100\% \approx 72,73\% \]
\[ \text{Доля ацетилена} = \frac{0,15}{0,55} \cdot 100\% \approx 27,27\% \]
Таким образом, состав газовой смеси, образовавшейся в результате реакции, будет состоять примерно из 72,73% фенола и 27,27% ацетилена в объемных долях.