ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 13 Вопрос 4 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

В результате взаимодействия 47 г водного раствора фенола с бромной водой выпало 1,655 г осадка. Рассчитайте массовую долю фенола в исходном растворе.

Условие задачи (Дано)

m(C₆H₂Br₃OH) = 1,655 г (масса выпавшего осадка 2,4,6-трибромфенола)
M(C₆H₂Br₃OH) = 331 г/моль (молярная масса осадка)
M(C₆H₅OH) = 94 г/моль (молярная масса чистого фенола)
m(р-ра C₆H₅OH) = 47 г (общая масса раствора фенола)
ω(C₆H₅OH) — ? (массовая доля фенола в растворе)

Пошаговое решение

Ниже приведен алгоритм вычислений, основанный на уравнении химической реакции.

1. Уравнение реакции
При взаимодействии фенола с бромной водой образуется белый осадок 2,4,6-трибромфенола:
C₆H₅OH + 3Br₂ —> C₆H₂Br₃OH↓ + 3HBr

2. Определение количества вещества осадка
Сначала найдем, сколько моль трибромфенола образовалось:
n(C₆H₂Br₃OH) = m / M = 1,655 / 331 = 0,005 моль

3. Определение количества вещества фенола
Согласно уравнению реакции, коэффициенты перед фенолом и трибромфенолом равны (1:1). Это значит, что количество моль фенола равно количеству моль осадка:
n(C₆H₅OH) = n(C₆H₂Br₃OH) = 0,005 моль

4. Вычисление массы чистого фенола
Зная количество вещества, найдем массу чистого фенола, который содержался в растворе:
m(C₆H₅OH) = n * M = 0,005 * 94 = 0,47 г

5. Расчет массовой доли
Теперь вычислим процентное содержание фенола в исходном растворе:
ω(C₆H₅OH) = m(вещества) / m(раствора) = 0,47 / 47 = 0,01

Чтобы перевести в проценты, умножаем на 100%:
0,01 * 100% = 1%

Вывод: Данная реакция является качественной на фенол. Появление белого осадка не только подтверждает наличие фенола, но и позволяет точно рассчитать его концентрацию в растворе, которая в данном случае составила 1%.

Эта задача — классический пример количественного анализа в органической химии. Мы используем массу продукта реакции (осадка), чтобы «отмотать» время назад и узнать, сколько исходного вещества было в самом начале.

Давайте разберем логику каждого шага максимально подробно.

Химическая суть процесса

В основе задачи лежит качественная реакция на фенол. Когда мы добавляем бромную воду к раствору фенола, происходит очень быстрая реакция замещения.

Что происходит в пробирке:
Гидроксильная группа (—OH) в феноле — это очень щедрый «донор» электронов. Она настолько сильно активирует бензольное кольцо, что атомы брома буквально «атакуют» его сразу в трех доступных точках (положения 2, 4 и 6).

В результате образуется 2,4,6-трибромфенол. Это тяжелое органическое соединение, которое не растворяется в воде и выпадает в виде белого творожистого осадка. Именно его массу (1,655 г) мы и измерили.

Пошаговый разбор расчетов

Чтобы решить задачу, мы проходим путь от «видимого» (осадка) к «искомому» (фенолу).

1. Переходим от граммов к молям
Химия «разговаривает» не на языке граммов, а на языке молекул (молей). Нам нужно понять, сколько именно молекул трибромфенола выпало в осадок.
— Формула: n = m / M
— Расчет: 1,655 г / 331 г/моль = 0,005 моль
Это значит, что в осадке оказалось ровно 0,005 моль вещества.

2. Используем «химический рецепт» (уравнение)
Посмотрите на уравнение реакции:
1 C₆H₅OH + 3Br₂ —> 1 C₆H₂Br₃OH↓ + 3HBr
Коэффициенты перед фенолом и осадком равны (единицы, которые мы обычно не пишем). Это наш «курс обмена» 1 к 1.
— Логика: Если получилось 0,005 моль осадка, значит, в реакцию вступило ровно 0,005 моль чистого фенола.

3. Возвращаемся к массе фенола
Теперь нам нужно превратить эти 0,005 моль фенола обратно в граммы, чтобы понять, сколько весило чистое вещество без воды.
— Формула: m = n * M
— Расчет: 0,005 моль * 94 г/моль = 0,47 г
Итак, в 47 граммах раствора «плавало» всего 0,47 грамма чистого фенола.

4. Находим массовую долю (концентрацию)
Массовая доля (ω) показывает, какую часть от всего раствора занимает чистое вещество.
— Формула: ω = m(вещества) / m(раствора)
— Расчет: 0,47 г / 47 г = 0,01
— В процентах: 0,01 * 100% = 1%

Эта задача наглядно показывает, что даже небольшое количество фенола (меньше полуграмма) дает заметный и весомый осадок, что делает эту реакцию очень удобной для анализов в лаборатории.