Порцию раствора фенола в толуоле массой 20 г обработали избытком натрия. В результате реакции образовался газ объемом 672 мл (н.у.). Вычислите массовую долю фенола в растворе толуола.

В ответе 14,1 %, мне нужно расписанное решение.

Заранее огромное спасибо)

Для решения задачи давайте пошагово разберем все необходимые этапы.

Дано:

• Масса раствора фенола в толуоле: 20 г.
• Объем газа, образовавшегося при реакции, равен 672 мл при нормальных условиях.
• Нужно найти массовую долю фенола в растворе.

Шаг 1. Определение вещества, образующего газ

Реакция фенола с натрием происходит по следующему уравнению:

Из уравнения видно, что 1 моль фенола (C₆H₅OH) реагирует с 1 моль натрия (Na), образуя 1/2 моля водорода (H₂). Мы можем использовать объем водорода, чтобы найти количество вещества фенола.

Шаг 2. Применение закона Бойля-Мариотта для газа

Нормальные условия (н.у.) — это температура 0°C (273,15 K) и давление 1 атм. Объем водорода при нормальных условиях можно перевести в количество вещества.

1 моль газа при нормальных условиях занимает 22,4 л (или 22400 мл). Следовательно, количество вещества водорода можно вычислить по формуле:

Так как согласно уравнению реакции, 1 моль фенола реагирует с 1 моль натрия, и 1 моль натрия дает 1/2 моль водорода, количество вещества фенола также равно 0,03 моль.

Шаг 3. Вычисление массы фенола

Теперь, зная количество вещества фенола (0,03 моль), можно вычислить массу фенола. Молекулярная масса фенола (C₆H₅OH) равна:

Масса фенола в реакции будет:

Шаг 4. Массовая доля фенола в растворе

Теперь можем вычислить массовую долю фенола в растворе. Масса раствора составляет 20 г, а масса фенола — 2,82 г. Массовая доля фенола будет:

Ответ:

Массовая доля фенола в растворе толуола составляет 14,1 %.