Здравствуйте, уважаемые читатели!
Этой статьей завершаю цикл задач на растворимость от Белавина - разобраны решения практически всего этого раздела (сборник 2006 года). Сегодняшние задачи отличаются от остальных (на растворимость) тем, что в них задействована органика: восстановление нитробензола с последующим выделением анилина из реакционной смеси и щелочной гидролиз фенилацетата. Химизм задач - достаточно интересен, при этом не выходит за пределы школьного уровня сложности. Алгоритм решения - аналогичен использованному ранее: массу осадка находят, основываясь на массе воды в полученной смеси и растворимости компонентов.
Итак, задача 1 (в сборнике - № 355)
355. 18,45 г нитробензола перемешивали с 124,7 мл соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 36,5% и плотностью 1,17 г/мл и с 33,6 г железных опилок до окончания всех химических реакций. В полученный раствор пропустили 44,8 л аммиака (н.у.). Выпавший осадок отфильтровали, а выделившийся из раствора анилин отделили. Определите массы и массовые доли веществ в оставшемся водном растворе, если известно, что растворимость анилина и хлорида аммония в данных условиях составляют 3 и 60 г на 100 г воды соответственно. Выход во всех реакциях считать 100%.
Решение.
1. Характеристика процесса восстановления нитробензола.
а)nисх(C6H5NO2)=18,45/123=0,15 моль
nисх(HCl)=124,7*1,17*0,365/36,5=1,46 моль
nисх(Fe)=33,6/56=0,6 моль
б)C6H5NO2+3Fe+7HCl=C6H5NH3Cl+3FeCl2 (1), C6H5NO2- недостаток.
n1(Fe)=0,45 моль, n1(HCl)=1,05 моль,
Fe+2HCl=FeCl2+H2 (2)
n2(Fe)=0,15 моль, n2(HCl)=0,3 моль, nост(HCl)=1,46-1,35=0,11 моль
в)Состав полученного рра:
m рра= 18,45+124,7*1,17+0,6*56-0,15*2=197,649 г
n (C6H5NH3Cl)=0,15 моль, n (FeCl2)=0,6 моль,nост ( HCl)=0,11 моль.
2.Характеристика процесса взаимодействия с аммиаком:
а) n(NH3)=44,8/22,4=2 моль
б)C6H5NH3Cl+NH3=C6H5NH2+NH4Cl (3)
FeCl2 +2NH3+2H2O=Fe(OH)2 (осадок)+2NH4Cl (4)
HCl ост+NH3=NH4Cl(5)
б) состав полученной смеси (без Fe(OH)2 (осадок)) :
nC6H5NH2=0,15 моль, n(NH4Cl)=nисх(HCl)=1,46 моль,
n ост (NH3)=2-1,46=0,54 моль
m смеси: 197,649+2*17-0,6*90=177,649 г
m(H2O)= 177,649-0,15*93-1,46*53,5-0,54*17=76,409 г
3. Найдем состав конечного водного рра:
а) в 100 г Н2О растворяется 3 г анилина
в 76,409 г---------------------х г анилина
х=2,292 г, m факт C6H5NH2=13,95 г, рр пересыщен относительно C6H5NH2.
m осадка C6H5NH2=13,95-2,292=11,658 г
б) в 100 г Н2О растворяется 60 г NH4Cl
в 76,409 г---------------------х г NH4Cl
х=45,845 г, m факт NH4Cl=78,11 г, рр пересыщен относительно NH4Cl.
m осадка NH4Cl=78,11-45,845=32,265 г
в)m конечн рра= 177,649 -11,658-32,265=133,726 г
m (NH3)=9, 18 г, W (NH3)=100*9,18/133,726=6,86%
m (NH4Cl)=45,845 г, W (NH4Cl)=100*45,845/133,726=34,28%
m (C6H5NH2)=2,292 г, W (C6H5NH2)=100*2,292/133,726=1,71%
Задача 2 (в сборнике - 356)
356. Нитробензол, полученный из 7,8 г бензола, перемешивали с 102,6 мл соляной кислоты с массовой долей кислоты 36,5 % и плотностью 1,17 г/мл и с 22,4 г железных опилок до окончания всех реакций. В полученный раствор пропустили 26,88 л аммиака (н.у.), осадок отфильтровали , а выделившийся из раствора анилин отделили. Определите массы веществ, выделившихся из раствора, если известно, что растворимость анилина и хлорида аммония в данных условиях составляют 3 г и 60 г на 100 г воды соответственно.
Решение.
1. Характеристика процесса восстановления нитробензола.
а)nисх(C6H6)=7,8/78=0,1 моль
nисх(HCl)=102,6*1,17*0,365/36,5=1,2 моль
nисх(Fe)=22,4/56=0,4 моль
б)C6H6+HNO3=C6H5NO2+H2O (1)
n1(C6H5NO2)=0,1 моль
C6H5NO2+3Fe+7HCl=C6H5NH3Cl+3FeCl2 (2), C6H5NO2)- недостаток
n1(Fe)=0,3 моль, n1(HCl)=0,7 моль,
Fe+2HCl=FeCl2+H2 (2)
n2(Fe)=0,1 моль, n2(HCl)=0,2 моль, nост(HCl)=1,2-0,9=0,3 моль
в)Состав полученного рра:
m рра= 0,1*93+102,6*1,17+22,4-0,1*2=151,542 г
n (C6H5NH3Cl)=0,1 моль, n (FeCl2)=0,4 моль,nост ( HCl)=0,3 моль., m H2O=76, 842 г
2.Характеристика процесса взаимодействия с аммиаком:
а) n(NH3)=26,88/22,4=1,2 моль
б)C6H5NH3Cl+NH3=C6H5NH2+NH4Cl (3)
FeCl2 +2NH3+2H2O=Fe(OH)2 (осадок)+2NH4Cl (4)
m Fe(OH)2 (осадок) = 0,4*90=36 г
HCl ост+NH3=NH4Cl(5)
б) состав полученной смеси (без Fe(OH)2 (осадок)) :
nC6H5NH2=0,1 моль, n(NH4Cl)=nисх(HCl)=1,2 моль,
n ост (NH3)=1,2-1,2=0 моль
m смеси: 151,542+1,2*17-0,4*90=135,942 г
m(H2O)= 135,942-0,1*93-1,2*53,5 =62,442 г
или: m(H2O)=76, 842-0,8*18=62,442
3. Найдем состав конечного водного рра:
а) в 100 г Н2О растворяется 3 г анилина
в 62,442 г---------------------х г анилина
х=1,873 г, m факт C6H5NH2=9,3 г, рр пересыщен относительно C6H5NH2.
m осадка C6H5NH2=9,3-1,873=7,427 г
б) в 100 г Н2О растворяется 60 г NH4Cl
в 62,442г---------------------х г NH4Cl
х=37,465 г, m факт NH4Cl=64,2 г, рр пересыщен относительно NH4Cl.
m осадка NH4Cl=64,2-37,465=26,735 г
Задача 3 (в сборнике - № 357)
357. 20,4 г фенилового эфира уксусной кислоты обработали при нагревании 120 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей щелочи 20% и плотностью 1,23 г/мл. Полученный раствор охладили и в него пропускали углекислый газ до насыщения. Определите состав конечного водного раствора в массовых долях, если известно, что в данных условиях растворимость фенола, ацетата натрия, карбоната натрия и гидрокарбоната натрия в 100 г воды составляют 7,9 г, 19,4 г, 25г и 9,5г соответственно.
Решение.
1. Характеристика процесса омыления фенилацетата:
а) n(С8H8O2)=20,4/136=0,15 моль
n(NaOH)=120*1,23*0,2/40=0,738 моль
б) С8H8O2 +2NaOH= C6H5ONa+CH3COONa+H2O (1)
С8H8O2- в недостатке
в) состав полученного рра:
n1(C6H5ONa)=n1(CH3COONa )= 0,15моль
nост(NaOH)=0,738-0,3=0,438 моль
m рра= 20,4+120*1,23= 168 г
2. Характеристика процесса взаимодействия с СО2:
а)C6H5ONa+СО2+Н2О=С6Н5ОН+NaHCO3 (2)
NaOH ост+СО2=NaHCO3 (3)
б) состав полученной смеси:
n2(С6Н5ОН)=0,15 моль
n2+3(NaHCO3)=n2+3( CO2)=0,15+0,438=0,588 моль
n (CH3COONa )= 0,15моль
m смеси= 168+0,588*44=193,872 г
m(H2O)=193,872-0 ,15*94-0,15*82-0,588*84=118,08 г
3. Найдем состав выпавшего осадка:
а)в 100 г Н2О растворяется 7,9 г С6Н5ОН
в 118,08г---------------------х г С6Н5ОН
х=9,328 г, m факт С6Н5ОН=14,1 г, рр пересыщен относительно С6Н5ОН.
m осадка С6Н5ОН=14,1-9,328=4,772 г
б)в 100 г Н2О растворяется 19,4 г CH3COONa
в 118,08г---------------------х г CH3COONa
х=22,9 г, m факт CH3COONa=12,3 г, рр ненасыщен относительно CH3COONa
в)в 100 г Н2О растворяется 9,5 г NaHCO3
в 118,08г---------------------х г NaHCO3
х=11,218 г, m факт NaHCO3=49,392 г, рр перенасыщен относительно NaHCO3
m осадка NaHCO3=49,392-11,218=38,174 г
3. Найдем состав конечного рра:
а) m рра=193,872-(4,772+38,174)=150,926 г
б) W(С6Н5ОН)=9,328*100/150,926=6,18 %
W(CH3COONa)=12,3*100/150,926=8,15%
W(NaHCO3)=11,218*100/150,926=7,43%
Заранее благодарна за конструктивные замечания.
Продолжаю набор школьников для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ по химии (инд. занятия, группы). Подробности - в лс https://vk.com/id363684368
Всего доброго!
