6242 подписчика

Конкурсные задачи (часть 3)- смеси + органика

16 августа 202116 авг 2021

355

3 мин

Здравствуйте, уважаемые читатели! Вчера, 15 августа, состоялся 2 вебинар по решению задач на смеси и растворы из сборника И.Ю.Белавина. Разбирались задачи №№ 245-265- на растворение простых и сложных неорганических веществ. Общее для большинства рассмотренных задач - уровень сложности сопоставим со сложными расчетными задачами формата ЕГЭ по химии: небанальная химия, системы из двух уравнений.

22 августа , на 3 вебинаре, посвященном решению белавинских задач, планирую к рассмотрению задачи на растворы с участием органических веществ (№№266- 288). В сегодняшней статье в качестве анонса привожу решение 2 таких задач.

Итак, задача 1.

Особенности ее химизма - связаны со свойствами сложных эфиров и солей фенола. Математическая логика решения - достаточно проста.

269. Некоторое количество фенилового эфира уксусной кислоты нагревали с 177,6 г раствора гидроксида натрия с плотностью 1,11 г/мл и молярной концентрацией щелочи 2,5 моль/л. После окончания всех химических реакций массовая доля щелочи уменьшилась до 2,02 %. В полученный раствор пропускали углекислый газ до насыщения. Определите объем поглотившегося углекислого газа и массовые доли веществ в конечном растворе. (Растворимостью углекислого газа пренебречь.)

Решение.

1. Установим характеристики раствора, полученного в результате щелочного гидролиза фенилацетата:

а) CH3COOC6H5+ 2 NaOH=CH3COONa+C6H5ONa+H2O (1)

б)nисх(NaOH)=2,5*177,6/1110=0,4 моль,

пусть n CH3COOC6H5=х моль, тогда nпрореаг(NaOH)=2х, nост(NaOH)=0,4-2х, m получ.рра=177,6+136х

W ост(NaOH)=40*(0,4-2х)/( 177,6+136х)=0,0202, откуда х=0,15 моль

Характеристики полученного раствора: CH3COONa-0,15 моль, C6H5ONa-0,15 моль, ост(NaOH)=0,4- 2*0,15=0,1 моль, m получ.рра=177,6+136*0,15=198 г

2. Определим объем поглощенного СО2:

а)NaOHост+СО2=NaHCO3 (2)

C6H5ONa +CO2+H2O=C6Н5ОН+ NaHCO3 (3)

б)n(2+3)CO2=nост(NaOH)+n (C6H5ONa)=0,1+0,15=0,25 моль

V(CO2)=5,6 л

3.Найдем характеристики конечного раствора:

nC6Н5ОН-0,15 моль, nCH3COONa-0,15 моль, nNaHCO3=n(2+3)CO2=0,25 моль

m(кон.рра)=198+0,25*44=209 г

W(C6Н5ОН)=100*0,15*94/209=6,75%

W(CH3COONa)=100*0,15*82/209=5,89%

W(NaHCO3)=100*0,25*84/209=10,05%

Задача 2.

В этой задаче более простой химизм, чем в предыдущей- нитрование бензола. Основой расчетов является то, что серная кислота в нитрующей смеси не расходуется при нитровании. Это позволяет найти характеристики материальных потоков, полученных при нитровании.

272. 31,2 г бензола перемешивали с 127,66 мл раствора с плотностью 1,41 г/мл, содержащего азотную (массовая доля 40,25 %) и серную (массовая доля 45 %) кислоты. Через некоторое время раствор кислот отделили, причем массовая доля серной кислоты в нем достигла 48 %. В этот раствор пропустили 67,2 л аммиака, в результате чего плотность раствора уменьшилась до 1,17 г/мл. Определите выход нитробензола в расчете на исходный бензол и молярные концентрации веществ в конечном растворе.

1. Рассмотрим характеристики реакции нитрования бензола:

а)С6Н6+HNO3=C6H5NO2+H2O (1)

б)nисх(C6H6)=0,4 моль

Исх.р-р кислот: m рра=127,66*1,41=180 г

m(H2SO4)=127,66*1,41*0,45=81 г, n(H2SO4)=0,827 моль;

m(HNO3)=127,66*1,41*0,4025=72,45 г, nисх(HNO3)=1,15 моль;

mисх смеси бензола с рром кислот=180+31,2=211,2 г

в)раствор кислот после его отделения (нитрование прошло):

m(H2SO4)= 81 г, n(H2SO4)=0,827 моль; m рра=81/0,48=168,75 г

орг.фаза: 211,2-168,75=42,45 г- масса смеси бензола и нитробензола(С6Н6+ C6H5NO2)

б)Найдем выход реакции:

пусть n(C6H6)=x, n C6H5NO2=y, тогда составим систему: