Чтобы вычислить массовую долю фенола в исходном растворе, нужно сначала определить количество фенола, которое прореагировало с бромной водой, и затем использовать это значение для расчета массовой доли.
Для начала рассмотрим химическую реакцию между фенолом (C₆H₅OH) и бромом (Br₂):
[ C₆H₅OH + 3Br₂ \rightarrow C₆H₂Br₃OH + 3HBr ]
В этой реакции фенол превращается в 2,4,6-трибромфенол (C₆H₂Br₃OH).
Далее, нам нужно найти молярные массы фенола и 2,4,6-трибромфенола:
- Молярная масса фенола (C₆H₅OH) = 6(12) + 5(1) + 16 + 1 = 94 г/моль
- Молярная масса 2,4,6-трибромфенола (C₆H₂Br₃OH) = 6(12) + 2(1) + 3(80) + 16 + 1 = 330 г/моль
Теперь определим количество моль 2,4,6-трибромфенола, образовавшегося в реакции:
[ n(C₆H₂Br₃OH) = \frac{13.24 \, \text{г}}{330 \, \text{г/моль}} \approx 0.0401 \, \text{моль} ]
Поскольку по уравнению реакции 1 моль фенола даёт 1 моль 2,4,6-трибромфенола, количество моль фенола, прореагировавшего, также равно 0.0401 моль.
Теперь найдем массу фенола, прореагировавшего:
[ m(C₆H₅OH) = n(C₆H₅OH) \times M(C₆H₅OH) \approx 0.0401 \, \text{моль} \times 94 \, \text{г/моль} \approx 3.77 \, \text{г} ]
Исходная масса раствора фенола составляет 75.2 г. Чтобы найти массовую долю фенола в исходном растворе, используем формулу:
[ w(C₆H₅OH) = \frac{m(C₆H₅OH)}{m_{\text{раствора}}} \times 100\% ]
[ w(C₆H₅OH) = \frac{3.77 \, \text{г}}{75.2 \, \text{г}} \times 100\% \approx 5.01\% ]
Таким образом, массовая доля фенола в исходном растворе составляет примерно 5.01%.