ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 7 Вопрос 6 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Какую массу бромбензола можно получить при бромировании 117 г бензола бромом массой 316 г? Какое из исходных веществ прореагирует не полностью и какова масса избытка этого вещества?

1. Дано: Из условия задачи известны массы и молекулярные массы веществ: бензол (C₆H₆), бром (Br₂) и бромбензол (C₆H₅Br).

2. Рассчитываем количество вещества бензола C₆H₆:
Используем формулу для нахождения количества вещества:
n(C₆H₆) = m / M
Где m — масса вещества, а M — его молекулярная масса.
Получаем, что бензола 1,5 моль.

3. Рассчитываем количество вещества брома Br₂:
Точно так же вычисляем количество вещества брома:
n(Br₂) = m / M
Получаем, что брома 1,98 моль.

4. По недостатку:
Так как бензол ограничивает реакцию, то количество образующегося бромбензола C₆H₅Br будет равно количеству вещества бензола, то есть 1,5 моль.
Рассчитываем массу бромбензола:
m(C₆H₅Br) = n × M = 1,5 × 157 = 235,5 г.

5. Бром прореагировал не полностью:
Вычисляем, сколько брома осталось, вычитая количество брома, которое реагировало (1,5 моль), из начального количества (1,98 моль).
Осталось 0,48 моль брома.
Рассчитываем массу оставшегося брома:
m(Br₂) = n × M = 0,48 × 160 = 76,8 г.

6. Ответ:
Получаем, что масса бромбензола составит 235,5 г, а масса оставшегося брома — 76,8 г.

Давайте погрузимся в логику этого химического процесса еще глубже. Чтобы понять, как именно происходят превращения веществ, мы пройдем путь от взвешивания реагентов до анализа того, что осталось в колбе после завершения реакции.

Исходные данные и уравнение

Прежде всего, мы опираемся на «рецепт» химической реакции. Уравнение C₆H₆ + Br₂ = C₆H₅Br + HBr говорит нам о том, что частицы взаимодействуют в строгом соотношении 1:1. Это значит, что на каждую молекулу бензола нам нужна ровно одна молекула брома.

Переход от массы к количеству вещества

В химии массы в граммах не позволяют напрямую сравнить количество реагентов, так как молекулы имеют разный вес. Поэтому мы переходим к универсальным единицам — молям.

1. Рассчитываем количество вещества бензола C₆H₆:
Используем формулу n = m / M. Для бензола это выглядит так:
n(C₆H₆) = 117 / 78 = 1,5 моль.
Это число показывает, что у нас есть полторы «стандартные порции» бензола.

2. Рассчитываем количество вещества брома Br₂:
Аналогично вычисляем порции для второго реагента:
n(Br₂) = 316 / 160 = 1,98 моль.
Теперь мы видим реальную картину: брома у нас почти две порции, что явно больше, чем бензола.

Определение продукта по недостатку

Поскольку для реакции требуется равное количество молей, мы сталкиваемся с ситуацией «лишнего ингредиента». Это похоже на сборку велосипедов: если у вас 10 рам и 15 рулей, вы соберете только 10 велосипедов. Роль «рам» здесь играет бензол.

Анализ: Так как 1,5 < 1,98, бензол находится в недостатке. Именно он определяет, сколько продукта мы получим.
Расчет массы продукта: Количество образующегося бромбензола C₆H₅Br будет равно количеству бензола, то есть 1,5 моль.
m(C₆H₅Br) = n × M = 1,5 × 157 = 235,5 г.
Таким образом, мы узнали максимальный вес полученного вещества.

Анализ избытка брома

Так как бром был взят «с запасом», он прореагирует не полностью. Часть его останется в исходном виде, не найдя себе пару в виде молекул бензола.

1. Вычисляем остаток в молях:
Мы вычитаем из начального количества брома то, что реально вступило в реакцию:
1,98 − 1,5 = 0,48 моль.
Это те самые «лишние рули», которые остались на складе.

2. Переводим остаток в граммы:
Чтобы понять физическую массу этого избытка, умножаем моли на молярную массу брома:
m(Br₂) = n × M = 0,48 × 160 = 76,8 г.

В конечном итоге система приходит к равновесию, где мы имеем 235,5 г нового вещества (бромбензола) и 76,8 г оставшегося неиспользованным брома. Это исчерпывающее описание того, что произошло внутри химического реактора.