Номер 245, страница 62 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

245. Весь бром, полученный в результате действия хлора объемом $11,2 \text{ дм}^3$ (н. у.) на бромид калия массой $95,2 \text{ г}$, вступил в реакцию присоединения с пропеном. Приведите уравнения протекавших реакций. Рассчитайте массу образовавшегося органического вещества.

Дано:

$V(Cl_2) = 11,2 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$m(KBr) = 95,2 \text{ г}$

$V(Cl_2) = 11,2 \text{ дм}^3 = 11,2 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$m(KBr) = 95,2 \text{ г} = 95,2 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{органического вещества}) - ?$

Решение:

Задача решается в два этапа, соответствующих двум последовательным химическим реакциям.

1. Реакция хлора с бромидом калия. Хлор, как более активный галоген, вытесняет бром из его соли:

$Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$

2. Реакция полученного брома с пропеном. Это реакция присоединения по двойной связи:

$CH_2=CH-CH_3 + Br_2 \rightarrow CH_2Br-CHBr-CH_3$

Продукт реакции — 1,2-дибромпропан. Рассчитаем его массу.

Сначала определим, какое из исходных веществ в первой реакции ($Cl_2$ или $KBr$) находится в недостатке, так как количество полученного брома будет зависеть от него. Для этого найдем количество вещества каждого реагента.

Количество вещества хлора (при нормальных условиях, $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$):

$n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{11,2 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,5 \text{ моль}$

Молярная масса бромида калия:

$M(KBr) = M(K) + M(Br) = 39 + 80 = 119 \text{ г/моль}$

Количество вещества бромида калия:

$n(KBr) = \frac{m(KBr)}{M(KBr)} = \frac{95,2 \text{ г}}{119 \text{ г/моль}} = 0,8 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции (1), на 1 моль $Cl_2$ требуется 2 моль $KBr$. Проверим, какое вещество в недостатке:

Для реакции с 0,5 моль $Cl_2$ потребуется $0,5 \times 2 = 1,0 \text{ моль}$ $KBr$. У нас есть только 0,8 моль $KBr$, следовательно, бромид калия находится в недостатке и прореагирует полностью.

Расчет количества продукта (брома) ведем по недостатку, то есть по $KBr$.

Из уравнения реакции (1) следует, что из 2 моль $KBr$ образуется 1 моль $Br_2$. Значит, количество вещества брома:

$n(Br_2) = \frac{1}{2} n(KBr) = \frac{1}{2} \times 0,8 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

Весь полученный бром ($0,4 \text{ моль}$) вступает в реакцию с пропеном. Согласно уравнению реакции (2), бром и пропен реагируют в соотношении 1:1, и образуется 1,2-дибромпропан в том же количественном соотношении.

$n(C_3H_6Br_2) = n(Br_2) = 0,4 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем массу образовавшегося органического вещества (1,2-дибромпропана, $C_3H_6Br_2$).

Молярная масса 1,2-дибромпропана:

$M(C_3H_6Br_2) = 3 \times M(C) + 6 \times M(H) + 2 \times M(Br) = 3 \times 12 + 6 \times 1 + 2 \times 80 = 36 + 6 + 160 = 202 \text{ г/моль}$

Масса 1,2-дибромпропана:

$m(C_3H_6Br_2) = n(C_3H_6Br_2) \times M(C_3H_6Br_2) = 0,4 \text{ моль} \times 202 \text{ г/моль} = 80,8 \text{ г}$

Ответ: Уравнения протекавших реакций:

$Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$

$C_3H_6 + Br_2 \rightarrow C_3H_6Br_2$

Масса образовавшегося органического вещества (1,2-дибромпропана) составляет 80,8 г.