Номер 847, страница 199 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

847. Через раствор анилина в бензоле пропустили избыток сухого хлороводорода. При этом выпал осадок массой $5,18 \text{ г}$. Осадок отфильтровали. Объем оставшейся жидкости плотностью $0,89 \text{ г/см}^3$ составил $42,7 \text{ см}^3$. Определите массовую долю анилина в исходном растворе.

Дано:

$m_{осадка} = 5,18 \text{ г}$

$V_{жидкости} = 42,7 \text{ см³}$

$\rho_{жидкости} = 0,89 \text{ г/см³}$

Перевод в СИ:

$m_{осадка} = 5,18 \times 10^{-3} \text{ кг}$

$V_{жидкости} = 42,7 \times 10^{-6} \text{ м³}$

$\rho_{жидкости} = 890 \text{ кг/м³}$

Найти:

$\omega(C_6H_5NH_2) - ?$

Решение:

Анилин ($C_6H_5NH_2$), проявляя основные свойства, реагирует с хлороводородом ($HCl$) с образованием соли — хлорида фениламмония. Эта соль нерастворима в бензоле, поэтому выпадает в виде осадка.

Уравнение реакции:

$C_6H_5NH_2 + HCl \rightarrow [C_6H_5NH_3]Cl \downarrow$

Так как хлороводород был взят в избытке, весь анилин, содержавшийся в растворе, прореагировал. Таким образом, выпавший осадок — это хлорид фениламмония ($[C_6H_5NH_3]Cl$), а оставшаяся после фильтрации жидкость — это растворитель бензол ($C_6H_6$).

1. Вычислим молярную массу и количество вещества выпавшего осадка (хлорида фениламмония).

Молярная масса хлорида фениламмония:

$M([C_6H_5NH_3]Cl) = 6 \cdot A_r(C) + 8 \cdot A_r(H) + 1 \cdot A_r(N) + 1 \cdot A_r(Cl) = 6 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 14 + 35,5 = 129,5 \text{ г/моль}$

Количество вещества осадка:

$n([C_6H_5NH_3]Cl) = \frac{m_{осадка}}{M([C_6H_5NH_3]Cl)} = \frac{5,18 \text{ г}}{129,5 \text{ г/моль}} = 0,04 \text{ моль}$

2. Согласно уравнению реакции, анилин и хлорид фениламмония находятся в мольном соотношении 1:1. Следовательно, количество вещества анилина в исходном растворе также равно 0,04 моль.

$n(C_6H_5NH_2) = n([C_6H_5NH_3]Cl) = 0,04 \text{ моль}$

3. Найдем массу анилина в исходном растворе.

Молярная масса анилина:

$M(C_6H_5NH_2) = 6 \cdot A_r(C) + 7 \cdot A_r(H) + 1 \cdot A_r(N) = 6 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 14 = 93 \text{ г/моль}$

Масса анилина:

$m(C_6H_5NH_2) = n(C_6H_5NH_2) \cdot M(C_6H_5NH_2) = 0,04 \text{ моль} \cdot 93 \text{ г/моль} = 3,72 \text{ г}$

4. Найдем массу растворителя (бензола), которая представляет собой оставшуюся после реакции жидкость.

$m_{бензола} = V_{жидкости} \cdot \rho_{жидкости} = 42,7 \text{ см³} \cdot 0,89 \text{ г/см³} = 38,003 \text{ г}$

5. Вычислим массу исходного раствора. Она равна сумме масс анилина и бензола.

$m_{раствора} = m(C_6H_5NH_2) + m_{бензола} = 3,72 \text{ г} + 38,003 \text{ г} = 41,723 \text{ г}$

6. Определим массовую долю анилина в исходном растворе по формуле:

$\omega(C_6H_5NH_2) = \frac{m(C_6H_5NH_2)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{3,72 \text{ г}}{41,723 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 8,92\%$

Ответ: массовая доля анилина в исходном растворе составляет 8,92%.