Номер 4, страница 258 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

4. В колбу поместили нитробензол, бромоводородную кислоту (избыток) и железные опилки. При этом образовалось органическое вещество X, массовая доля брома в котором равна 46,0 %.

а) Напишите уравнение протекающей реакции и назовите вещество X.

б) Напишите молекулярное и ионное уравнение реакции вещества X с гидроксидом натрия в водном растворе.

в) Напишите молекулярное и ионное уравнение реакции вещества X с нитратом серебра в водном растворе.

а) Напишите уравнение протекающей реакции и назовите вещество X.

Дано:

Реагенты: нитробензол ($C_6H_5NO_2$), бромоводородная кислота ($HBr$), железные опилки ($Fe$).

Массовая доля брома в веществе X: $\omega(Br) = 46.0\%$.

Найти:

Уравнение реакции, название вещества X.

Решение:

Реакция нитробензола с железом в кислой среде является классическим способом восстановления нитросоединений до аминов (реакция Зинина). В ходе реакции нитробензол восстанавливается до анилина ($C_6H_5NH_2$).

Поскольку реакция проводится в избытке бромоводородной кислоты, образовавшийся анилин (являющийся основанием) вступает в реакцию с кислотой, образуя соль — бромид фениламмония. Таким образом, органическое вещество X — это бромид фениламмония ($C_6H_5NH_3Br$).

Проверим это предположение, рассчитав массовую долю брома в бромиде фениламмония ($C_6H_8NBr$).

Относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(N) = 14$, $Ar(Br) = 80$.

Молярная масса $C_6H_8NBr$:

$M(C_6H_8NBr) = 6 \cdot Ar(C) + 8 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(N) + 1 \cdot Ar(Br) = 6 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 14 + 80 = 174 \text{ г/моль}$.

Массовая доля брома:

$\omega(Br) = \frac{Ar(Br)}{M(C_6H_8NBr)} \cdot 100\% = \frac{80}{174} \cdot 100\% \approx 45.98\% \approx 46.0\%$.

Расчетное значение совпадает с данным в условии, следовательно, вещество X — бромид фениламмония.

Суммарное уравнение реакции восстановления нитробензола железом в бромоводородной кислоте:

$C_6H_5NO_2 + 3Fe + 7HBr \rightarrow C_6H_5NH_3Br + 3FeBr_2 + 2H_2O$

Ответ: Уравнение реакции: $C_6H_5NO_2 + 3Fe + 7HBr \rightarrow C_6H_5NH_3Br + 3FeBr_2 + 2H_2O$. Вещество X — бромид фениламмония.

б) Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции вещества X с гидроксидом натрия в водном растворе.

Бромид фениламмония ($C_6H_5NH_3Br$) — это соль, образованная слабым основанием (анилин) и сильной кислотой ($HBr$). При реакции с сильным основанием, таким как гидроксид натрия ($NaOH$), происходит вытеснение слабого основания из его соли.

Молекулярное уравнение:

$C_6H_5NH_3Br + NaOH \rightarrow C_6H_5NH_2 + NaBr + H_2O$

Полное ионное уравнение:

$C_6H_5NH_3^+ + Br^- + Na^+ + OH^- \rightarrow C_6H_5NH_2 + Na^+ + Br^- + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$C_6H_5NH_3^+ + OH^- \rightarrow C_6H_5NH_2 + H_2O$

Ответ: Молекулярное уравнение: $C_6H_5NH_3Br + NaOH \rightarrow C_6H_5NH_2 + NaBr + H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $C_6H_5NH_3^+ + OH^- \rightarrow C_6H_5NH_2 + H_2O$.

в) Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции вещества X с нитратом серебра в водном растворе.

Реакция между бромидом фениламмония ($C_6H_5NH_3Br$) и нитратом серебра ($AgNO_3$) является реакцией ионного обмена. Это качественная реакция на бромид-ион ($Br^−$), в результате которой выпадает характерный светло-желтый осадок бромида серебра ($AgBr$).

Молекулярное уравнение:

$C_6H_5NH_3Br + AgNO_3 \rightarrow AgBr\downarrow + C_6H_5NH_3NO_3$

Полное ионное уравнение:

$C_6H_5NH_3^+ + Br^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow AgBr\downarrow + C_6H_5NH_3^+ + NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ag^+ + Br^- \rightarrow AgBr\downarrow$

Ответ: Молекулярное уравнение: $C_6H_5NH_3Br + AgNO_3 \rightarrow AgBr\downarrow + C_6H_5NH_3NO_3$. Сокращенное ионное уравнение: $Ag^+ + Br^- \rightarrow AgBr\downarrow$.