Номер 407, страница 94 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

407. Раствор бутадиена-1,3 и бутина-2 в бензоле (масса раствора 10,5 г) может присоединить 16 г брома. Вычислите массовую долю бензола в исходном растворе.

Дано:

$m(раствора) = 10,5 \ г$
$m(Br_2) = 16 \ г$

Найти:

$\omega(C_6H_6) - ?$

Решение:

В состав раствора входят бутадиен-1,3, бутин-2 и бензол. Бутадиен-1,3 и бутин-2 являются межклассовыми изомерами, их химическая формула одинакова: $C_4H_6$. Бензол ($C_6H_6$), являясь ароматическим углеводородом, не вступает в реакцию присоединения с бромной водой в обычных условиях.

Запишем уравнения реакций присоединения брома к ненасыщенным углеводородам:

1. Реакция с бутадиеном-1,3 (содержит две двойные связи):
$CH_2=CH-CH=CH_2 + 2Br_2 \rightarrow CH_2Br-CHBr-CHBr-CH_2Br$

2. Реакция с бутином-2 (содержит одну тройную связь):
$CH_3-C\equiv C-CH_3 + 2Br_2 \rightarrow CH_3-CBr_2-CBr_2-CH_3$

Из уравнений видно, что 1 моль бутадиена-1,3 и 1 моль бутина-2 реагируют с 2 молями брома. Это означает, что суммарное количество вещества углеводородов ($C_4H_6$) в два раза меньше, чем количество вещества прореагировавшего брома.

Рассчитаем молярные массы:
Молярная масса углеводородов $C_4H_6$:
$M(C_4H_6) = 4 \cdot M(C) + 6 \cdot M(H) = 4 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 54 \ г/моль$
Молярная масса брома $Br_2$:
$M(Br_2) = 2 \cdot M(Br) = 2 \cdot 80 = 160 \ г/моль$

Найдем количество вещества брома, которое может присоединиться:
$n(Br_2) = \frac{m(Br_2)}{M(Br_2)} = \frac{16 \ г}{160 \ г/моль} = 0,1 \ моль$

Определим суммарное количество вещества углеводородов ($C_4H_6$) в смеси:
$n(C_4H_6)_{общ} = \frac{1}{2} \cdot n(Br_2) = \frac{1}{2} \cdot 0,1 \ моль = 0,05 \ моль$

Теперь можно найти общую массу бутадиена-1,3 и бутина-2 в растворе:
$m(C_4H_6)_{общ} = n(C_4H_6)_{общ} \cdot M(C_4H_6) = 0,05 \ моль \cdot 54 \ г/моль = 2,7 \ г$

Общая масса раствора состоит из массы углеводородов и массы растворителя (бензола). Вычислим массу бензола:
$m(C_6H_6) = m(раствора) - m(C_4H_6)_{общ} = 10,5 \ г - 2,7 \ г = 7,8 \ г$

Наконец, рассчитаем массовую долю бензола в исходном растворе:
$\omega(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{m(раствора)} \cdot 100\% = \frac{7,8 \ г}{10,5 \ г} \cdot 100\% \approx 74,3\%$

Ответ: массовая доля бензола в исходном растворе составляет 74,3%.