Какова массовая доля бромпиримидина, полученного при бромировании 20 г пиримидина?

Ящик

56

Для решения этой задачи, давайте вспомним основные понятия о массовой доле в химии. Массовая доля это отношение массы определенного компонента к общей массе смеси, выраженное в процентах. Давайте разделим решение на несколько шагов:

Шаг 1: Определение молярной массы пиримидина
Пиримидин — органическое соединение, представляющее собой азин и азетин. Молярная масса пиримидина (C4H4N2) равна сумме масс атомов углерода (C), азота (N) и водорода (H) в его молекуле. Используя периодическую систему элементов и молярные массы соответствующих атомов, можно вычислить молярную массу пиримидина.

Расчет молярной массы пиримидина:
\(C: 4 \times 12.01\,г/моль = 48.04\,г/моль\)
\(H: 4 \times 1.01\,г/моль = 4.04\,г/моль\)
\(N: 2 \times 14.01\,г/моль = 28.02\,г/моль\)

Сумма масс всех атомов:
\(48.04\,г/моль + 4.04\,г/моль + 28.02\,г/моль = 80.1\,г/моль\)

Таким образом, молярная масса пиримидина равна \(80.1\,г/моль\).

Шаг 2: Расчет количества вещества пиримидина
Для расчета количества вещества (в молях) пиримидина, необходимо разделить заданную массу пиримидина на его молярную массу.

Расчет количества вещества пиримидина:
\(n = \frac{m}{M}\)
\(n = \frac{20\,г}{80.1\,г/моль}\)
\(n = 0.25\,моль\)

Таким образом, количество вещества пиримидина равно \(0.25\,моль\).

Шаг 3: Определение количества брома, используемого для бромирования
В задаче нам дано, что происходит бромирование пиримидина. Это означает, что бром (Br2) будет использоваться для этой реакции. Масса брома, необходимая для бромирования, может быть определена с использованием соотношения стехиометрии между пиримидином и бромом.

Соотношение стехиометрии:
По уравнению реакции, чтобы получить 1 моль бромпиримидина, требуется 1 моль пиримидина и 1 моль брома.

Таким образом, масса брома, необходимая для бромирования 20 г пиримидина, будет равна массе 0.25 моль бромпиримидина (так как стехиометрическое соотношение равно 1:1) и молярной массе брома.

Расчет массы брома:
\(m_{брома} = n_{бромпиримидина} \times M_{брома}\)

Для решения этой задачи нам понадобятся значения молярных масс бромпиримидина и брома.

Молярная масса бромпиримидина:
\(C4H3BrN2\)
\(C: 4 \times 12.01\,г/моль = 48.04\,г/моль\)
\(H: 3 \times 1.01\,г/моль = 3.03\,г/моль\)
\(Br: 1 \times 79.90\,г/моль = 79.90\,г/моль\)
\(N: 2 \times 14.01\,г/моль = 28.02\,г/моль\)

Сумма масс всех атомов:
\(48.04\,г/моль + 3.03\,г/моль + 79.90\,г/моль + 28.02\,г/моль = 159.99\,г/моль\)

Таким образом, молярная масса бромпиримидина равна \(159.99\,г/моль\).

Молярная масса брома:
\(Br_2\)
\(Br: 2 \times 79.90\,г/моль = 159.80\,г/моль\)

Таким образом, молярная масса брома равна \(159.80\,г/моль\).

Теперь мы можем рассчитать массу брома, необходимого для бромирования:

\(m_{брома} = n_{бромпиримидина} \times M_{брома}\)
\(m_{брома} = 0.25\,моль \times 159.80\,г/моль\)
\(m_{брома} = 39.95\,г\)

Таким образом, массовая доля бромпиримидина в полученной смеси равна \(39.95\,г\).