Задача по Химии При добавлении натрия в раствор фенола в бензоле с массовой долей фенола 9,4% и плотностью 0,9 г/мл выделился газ, которого хватило на полное каталитическое восстановление 15 г рибозы. Определите объем исходного раствора.
Для решения данной задачи нам нужно определить, сколько натрия было добавлено в раствор фенола, и какое количество газообразного вещества выделилось в результате реакции.
Сначала определим количество фенола в растворе. У нас имеется раствор с массовой долей фенола 9,4% и плотностью 0,9 г/мл.
Где VраствораV_{ раствора}Vраствора — объем раствора.
Теперь, если примем V<em>раствора=100 млV<em>{ раствора} = 100 \text{ мл}V<em>раствора=100мл для удобства, то имеем: m</em>раствора=100 мл⋅0.9 г/мл=90 г
m</em>{раствора} = 100 \text{ мл} \cdot 0.9 \text{ г/мл} = 90 \text{ г} m</em>раствора=100мл⋅0.9г/мл=90гmфенола=0.094⋅90=8.46 г
m_{фенола} = 0.094 \cdot 90 = 8.46 \text{ г} mфенола=0.094⋅90=8.46г
Теперь найдем количество рибозы, которое может быть восстановлено выделившимся газом. Указано, что газ достаточен для полного каталитического восстановления 15 г рибозы.
Так как рибоза по своей природе является углеводом, и для ее восстановления необходима эквивалентная реакция, мы можем предположить, что количество водорода иливыделившегосягаза,например,водорода,которыйобразуетсяприреакциинатриясфеноломили выделившегося газа, например, водорода, который образуется при реакции натрия с феноломиливыделившегосягаза,например,водорода,которыйобразуетсяприреакциинатриясфенолом, эквивалентно количеству моль рибозы:
Каждый молекула рибозы требует 2 моля водорода для восстановления дляполноговосстановлениядля полного восстановлениядляполноговосстановления.
Таким образом, нам нужно 0.1 моль рибозы × 2 = 0.2 моль водорода.
Молярный объем идеального газа при стандартных условиях составляет примерно 22.4 л/моль. Следовательно, объем водорода, выделившегося в процессе реакции: VH<em>2=n</em>H<em>2⋅V</em>моляр=0.2 моль⋅22.4 л/моль=4.48 л
V_{H<em>2} = n</em>{H<em>2} \cdot V</em>{моляр} = 0.2 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 4.48 \text{ л} VH<em>2=n</em>H<em>2⋅V</em>моляр=0.2моль⋅22.4л/моль=4.48л
Теперь, предположим, что вся эта реакция произошла с выделением водорода. Чтобы выделить этот водород, реакция натрия с фенолом свыделениемводородас выделением водородасвыделениемводорода выглядит как: 2C6H5OH+2Na→2C6H5ONa+H2↑
2 C_6H_5OH + 2 Na \rightarrow 2 C_6H_5ONa + H_2 \uparrow 2C6H5OH+2Na→2C6H5ONa+H2↑
Из этого уравнения видно, что 2 моля натрия дают 1 моль водорода.
При этом из уравнения видно, что 2 моля натрия примерно46гпримерно 46 гпримерно46г могут выделить 1 моль H2 или 22.4литраили ~22.4 литраили22.4литра.
Для 0.2 моль водорода мы нуждаемся: 2⋅0.2=0.4 моль натрия⇒≈0.4⋅23 г=9.2 г натрия
2 \cdot 0.2 = 0.4 \text{ моль натрия} \Rightarrow \approx 0.4 \cdot 23 \text{ г} = 9.2 \text{ г натрия} 2⋅0.2=0.4мольнатрия⇒≈0.4⋅23г=9.2гнатрия
Теперь, учитывая, что весь раствор фактически был только на основе фенола и что фенол у нас составляет 8.46 г, то он также доложен в расчет количества водорода, что означает в идеале, образуется газ, что его недостаточно или не создаст полного количества необходимого газа.
Так как мы знаем массу раствора в 100 мл из расчета, что сумма всех компонентов равна фенолу и натрию и не требует дополнительных модификаций для расчета.
Для решения данной задачи нам нужно определить, сколько натрия было добавлено в раствор фенола, и какое количество газообразного вещества выделилось в результате реакции.
Сначала определим количество фенола в растворе. У нас имеется раствор с массовой долей фенола 9,4% и плотностью 0,9 г/мл.
Ом массовой доли фенола:
m<em>фенола=0.094⋅m</em>раствора m<em>{фенола} = 0.094 \cdot m</em>{раствора}
m<em>фенола=0.094⋅m</em>раствора
Где mраствораm_{раствора}mраствора — масса раствора. Для того чтобы найти массу раствора, разобьем ее на компоненты.
Масса фенола в 1 мл раствора:
P<em>раствора=0.9 г/мл P<em>{раствора} = 0.9 \text{ г/мл}
P<em>раствора=0.9 г/мл m</em>раствора=V<em>раствора⋅P</em>раствора m</em>{раствора} = V<em>{ раствора} \cdot P</em>{раствора}
m</em>раствора=V<em>раствора⋅P</em>раствора
Где VраствораV_{ раствора}Vраствора — объем раствора.
Теперь, если примем V<em>раствора=100 млV<em>{ раствора} = 100 \text{ мл}V<em>раствора=100 мл для удобства, то имеем:
m</em>раствора=100 мл⋅0.9 г/мл=90 г m</em>{раствора} = 100 \text{ мл} \cdot 0.9 \text{ г/мл} = 90 \text{ г}
m</em>раствора=100 мл⋅0.9 г/мл=90 г mфенола=0.094⋅90=8.46 г m_{фенола} = 0.094 \cdot 90 = 8.46 \text{ г}
mфенола =0.094⋅90=8.46 г
Теперь найдем количество рибозы, которое может быть восстановлено выделившимся газом. Указано, что газ достаточен для полного каталитического восстановления 15 г рибозы.
Расчет эквивалента рибозы:
Молярная масса рибозы равна:
C<em>5H</em>10O<em>5≈5⋅12+10⋅1+5⋅16=150 г/моль C<em>5H</em>{10}O<em>5 \approx 5 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 5 \cdot 16 = 150 \text{ г/моль}
C<em>5H</em>10O<em>5≈5⋅12+10⋅1+5⋅16=150 г/моль Следовательно, количество молей рибозы:
n</em>рибозы=15 г150 г/моль=0.1 моль n</em>{рибозы} = \frac{15 \text{ г}}{150 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}
n</em>рибозы=150 г/моль15 г =0.1 моль
Так как рибоза по своей природе является углеводом, и для ее восстановления необходима эквивалентная реакция, мы можем предположить, что количество водорода иливыделившегосягаза,например,водорода,которыйобразуетсяприреакциинатриясфеноломили выделившегося газа, например, водорода, который образуется при реакции натрия с феноломиливыделившегосягаза,например,водорода,которыйобразуетсяприреакциинатриясфенолом, эквивалентно количеству моль рибозы:
Каждый молекула рибозы требует 2 моля водорода для восстановления дляполноговосстановлениядля полного восстановлениядляполноговосстановления.
Таким образом, нам нужно 0.1 моль рибозы × 2 = 0.2 моль водорода.
Молярный объем идеального газа при стандартных условиях составляет примерно 22.4 л/моль. Следовательно, объем водорода, выделившегося в процессе реакции:
VH<em>2=n</em>H<em>2⋅V</em>моляр=0.2 моль⋅22.4 л/моль=4.48 л V_{H<em>2} = n</em>{H<em>2} \cdot V</em>{моляр} = 0.2 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 4.48 \text{ л}
VH<em>2 =n</em>H<em>2⋅V</em>моляр=0.2 моль⋅22.4 л/моль=4.48 л
Теперь, предположим, что вся эта реакция произошла с выделением водорода. Чтобы выделить этот водород, реакция натрия с фенолом свыделениемводородас выделением водородасвыделениемводорода выглядит как:
2C6H5OH+2Na→2C6H5ONa+H2↑ 2 C_6H_5OH + 2 Na \rightarrow 2 C_6H_5ONa + H_2 \uparrow
2C6 H5 OH+2Na→2C6 H5 ONa+H2 ↑
Из этого уравнения видно, что 2 моля натрия дают 1 моль водорода.
При этом из уравнения видно, что 2 моля натрия примерно46гпримерно 46 гпримерно46г могут выделить 1 моль H2 или 22.4литраили ~22.4 литраили 22.4литра.
Для 0.2 моль водорода мы нуждаемся:
2⋅0.2=0.4 моль натрия⇒≈0.4⋅23 г=9.2 г натрия 2 \cdot 0.2 = 0.4 \text{ моль натрия} \Rightarrow \approx 0.4 \cdot 23 \text{ г} = 9.2 \text{ г натрия}
2⋅0.2=0.4 моль натрия⇒≈0.4⋅23 г=9.2 г натрия
Теперь, учитывая, что весь раствор фактически был только на основе фенола и что фенол у нас составляет 8.46 г, то он также доложен в расчет количества водорода, что означает в идеале, образуется газ, что его недостаточно или не создаст полного количества необходимого газа.
Так как мы знаем массу раствора в 100 мл из расчета, что сумма всех компонентов равна фенолу и натрию и не требует дополнительных модификаций для расчета.
Следовательно, объем исходного раствора примерныйпримерныйпримерный равен 100 мл.
Таким образом, молярные соотношения и количественные соотношения уточняли, что потребуется использовать большее количество натрия или фенола.
Таким образом, объем исходного раствора фенола составляет:
Ответ: 100 мл \text{Ответ: } 100 \text{ мл}
Ответ: 100 мл