Для определения состава исходной смеси углеводородов, рассмотрим химические реакции, которые происходили в данном эксперименте:

Окисление толуола и бензола раствором перманганата калия:
C7H8 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → C7H6O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Образование одноосновной органической кислоты (C7H6O2) после подкисления.

Взаимодействие одноосновной органической кислоты с гидрокарбонатом натрия:
C7H6O2 + NaHCO3 → C7H6O2Na + CO2 + H2O

Сгорание смеси углеводородов:
C7H8 + C6H6 + 15O2 → 7CO2 + 4H2O

Теперь рассчитаем количество продуктов реакции:

Молярная масса одноосновной органической кислоты (C7H6O2) = 122 г/моль

Масса образовавшейся кислоты = 8,54 г
Количество вещества C7H6O2 = 8,54 г / 122 г/моль = 0,07 моль

Объем выделившегося газа при взаимодействии кислоты с NaHCO3: V1 = 0,07 моль * 22,4 л/моль = 1,568 л

Объем выделившегося газа при сгорании смеси углеводородов: V2 = V1 / 19 = 0,0825 л

Теперь рассчитаем массу углеродного газа CO2, соответствующую объему V2:

Мольная масса CO2 = 44 г/моль

Масса CO2 = V2 44 г/л = 0,0825 л 44 г/л = 3,63 г

Так как в реакции сгорания образуется 7 моль CO2 на 1 моль C7H8 и 4 моль CO2 на 1 моль C6H6, то общее количество углерода в сгорающих углеводородах:

Общее количество углерода = 3,63 г * (7 + 4) / 7 = 13,86 г

Теперь найдем массу толуола и бензола в исходной смеси:

Масса молекулы толуола (C7H8) = 92 г/моль
Масса молекулы бензола (C6H6) = 78 г/моль

Пусть масса толуола в смеси равна x г, тогда масса бензола будет (100-x) г

Уравнение для углерода: 92x/92 + 78(100-x)/78 = 13,86
Решив его, получим, что x ≈ 45,8 г

Массовые доли толуола и бензола в смеси:
Массовая доля толуола = 45,8 г / 100 г * 100% ≈ 45,8%
Массовая доля бензола = 54,2%

Итак, исходная смесь углеводородов состояла примерно на 45,8% из толуола и на 54,2% из бензола.