Номер 423, страница 96 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

423. *Смесь бензола и толуола обработали горячим нейтральным раствором перманганата калия. Органический слой и осадок отделили от раствора. Установлено, что масса органического слоя в результате уменьшилась на 27,6 г по сравнению с исходной смесью. Рассчитайте массу образовавшегося осадка.

Дано:

Смесь бензола ($C_6H_6$) и толуола ($C_6H_5CH_3$).

Уменьшение массы органического слоя, $\Delta m_{орг. слоя} = 27.6 \text{ г}$.

$\Delta m_{орг. слоя} = 27.6 \text{ г} = 0.0276 \text{ кг}$

Найти:

Массу образовавшегося осадка, $m_{осадка}$ - ?

Решение:

При обработке смеси бензола и толуола горячим нейтральным раствором перманганата калия в реакцию вступает только толуол, так как бензольное кольцо без заместителей (как в бензоле) устойчиво к окислению в данных условиях. Бензол остается в органическом слое. Толуол же окисляется, а продукт его окисления (бензоат калия) переходит в водный раствор. Таким образом, уменьшение массы органического слоя соответствует массе прореагировавшего толуола.

$m(C_6H_5CH_3) = \Delta m_{орг. слоя} = 27.6 \text{ г}$.

Запишем уравнение реакции окисления толуола перманганатом калия в нейтральной среде при нагревании:

$C_6H_5CH_3 + 2KMnO_4 \xrightarrow{t} C_6H_5COOK + 2MnO_2 \downarrow + KOH + H_2O$

В результате реакции образуется осадок диоксида марганца ($MnO_2$), а также растворимые в воде бензоат калия ($C_6H_5COOK$) и гидроксид калия ($KOH$). Следовательно, искомый осадок — это $MnO_2$.

Для расчета массы осадка найдем молярные массы толуола и диоксида марганца. Будем использовать целочисленные значения атомных масс: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(Mn)=55$, $Ar(O)=16$.

$M(C_6H_5CH_3) = 7 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 92 \text{ г/моль}$.

$M(MnO_2) = 55 + 2 \cdot 16 = 87 \text{ г/моль}$.

Рассчитаем количество вещества (в молях) прореагировавшего толуола:

$n(C_6H_5CH_3) = \frac{m(C_6H_5CH_3)}{M(C_6H_5CH_3)} = \frac{27.6 \text{ г}}{92 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль}$.

Согласно стехиометрии уравнения реакции, из 1 моль толуола образуется 2 моль диоксида марганца. Найдем количество вещества образовавшегося осадка:

$\frac{n(C_6H_5CH_3)}{1} = \frac{n(MnO_2)}{2}$

$n(MnO_2) = 2 \cdot n(C_6H_5CH_3) = 2 \cdot 0.3 \text{ моль} = 0.6 \text{ моль}$.

Теперь можем рассчитать массу образовавшегося осадка $MnO_2$:

$m(MnO_2) = n(MnO_2) \cdot M(MnO_2) = 0.6 \text{ моль} \cdot 87 \text{ г/моль} = 52.2 \text{ г}$.

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 52,2 г.