Номер 525, страница 118 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

525. Раствор фенола в этаноле (масса раствора $50 \text{ г}$) может прореагировать с $8,2 \text{ см}^3$ 20%-ного по массе раствора NaOH (плотность раствора равна $1,22 \text{ г}/\text{см}^3$). Рассчитайте массовую долю фенола в исходном растворе.

Дано:

$m_{р-ра}(C_6H_5OH) = 50~г$

$V_{р-ра}(NaOH) = 8,2~см^3$

$\omega(NaOH) = 20\% = 0,2$

$\rho_{р-ра}(NaOH) = 1,22~г/см^3$

$m_{р-ра}(C_6H_5OH) = 0,05~кг$
$V_{р-ра}(NaOH) = 8,2 \cdot 10^{-6}~м^3$
$\rho_{р-ра}(NaOH) = 1220~кг/м^3$

Найти:

$\omega(C_6H_5OH) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции фенола с гидроксидом натрия. Фенол ($C_6H_5OH$) проявляет кислотные свойства и реагирует со щелочами, такой как гидроксид натрия ($NaOH$), с образованием фенолята натрия и воды:

$C_6H_5OH + NaOH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O$

2. Рассчитаем массу раствора гидроксида натрия, вступившего в реакцию, используя его плотность и объем:

$m_{р-ра}(NaOH) = \rho_{р-ра}(NaOH) \cdot V_{р-ра}(NaOH)$

$m_{р-ра}(NaOH) = 1,22~г/см^3 \cdot 8,2~см^3 = 10,004~г$

3. Найдем массу чистого гидроксида натрия в этом растворе, зная его массовую долю:

$m(NaOH) = m_{р-ра}(NaOH) \cdot \omega(NaOH)$

$m(NaOH) = 10,004~г \cdot 0,20 = 2,0008~г$

4. Вычислим молярные массы фенола и гидроксида натрия, используя периодическую таблицу химических элементов:

$M(C_6H_5OH) = 6 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) + Ar(O) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 94~г/моль$

$M(NaOH) = Ar(Na) + Ar(O) + Ar(H) = 23 + 16 + 1 = 40~г/моль$

5. Рассчитаем количество вещества (число молей) гидроксида натрия, которое прореагировало:

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{2,0008~г}{40~г/моль} = 0,05002~моль$

6. Согласно уравнению реакции, фенол и гидроксид натрия реагируют в мольном соотношении 1:1. Следовательно, количество вещества фенола, вступившего в реакцию, равно количеству вещества гидроксида натрия:

$n(C_6H_5OH) = n(NaOH) = 0,05002~моль$

7. Найдем массу фенола, содержавшегося в исходном растворе:

$m(C_6H_5OH) = n(C_6H_5OH) \cdot M(C_6H_5OH)$

$m(C_6H_5OH) = 0,05002~моль \cdot 94~г/моль = 4,70188~г$

8. Наконец, рассчитаем массовую долю фенола в исходном растворе в этаноле:

$\omega(C_6H_5OH) = \frac{m(C_6H_5OH)}{m_{р-ра}(C_6H_5OH)} \cdot 100\%$

$\omega(C_6H_5OH) = \frac{4,70188~г}{50~г} \cdot 100\% \approx 9,4\%$

Ответ: массовая доля фенола в исходном растворе составляет 9,4%.