Для нейтрализации 100 г раствора фенола в воде потребовалось 25 мл раствора КОН (плотность раствора...

Для решения этой задачи нам необходимо пройти несколько этапов.

1. Определим количество фенола в растворе.

Согласно условию, у нас есть 100 г раствора фенола. Предположим, что массовая доля фенола в этом растворе составляет 100% минус массовая доля воды и других компонентов. Однако, если масса раствора известна, мы можем предположить, что в этом растворе присутствует только фенол и вода, и для упрощения расчетов примем, что весь раствор состоит из фенола и воды.

2. Нейтрализация фенола раствором KOH.

Фенол (C₆H₅OH) реагирует с гидроксидом калия (KOH) по следующему уравнению:

[ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{KOH} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{OK} + \text{H}_2\text{O} ]

Из уравнения видно, что на одну молекулу фенола требуется одна молекула KOH.

3. Определим количество KOH в растворе.

Плотность раствора KOH составляет 1,4 г/мл, а массовая доля гидроксида калия в этом растворе — 40%.

Сначала найдем массу 25 мл раствора KOH:

[ \text{Масса раствора} = \text{Плотность} \times \text{Объем} = 1,4 \, \text{г/мл} \times 25 \, \text{мл} = 35 \, \text{г} ]

Теперь найдем массу KOH в этом растворе:

[ \text{Масса KOH} = \text{Массовая доля KOH} \times \text{Масса раствора} = 0,4 \times 35 \, \text{г} = 14 \, \text{г} ]

4. Найдем количество молей KOH.

Молярная масса KOH составляет примерно 56 г/моль. Теперь можем рассчитать количество молей KOH:

[ n(\text{KOH}) = \frac{\text{Масса KOH}}{\text{Молярная масса KOH}} = \frac{14 \, \text{г}}{56 \, \text{г/моль}} = 0,25 \, \text{моль} ]

Таким образом, у нас также 0,25 моль фенола, который будет нейтрализован.

5. Перевод фенола в осадок с помощью брома.

Фенол может реагировать с бромом, образуя бромфенол, который в определенных условиях может осаждаться. Для реакции с бромом:

[ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{Br}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_4\text{Br}(\text{OH}) + \text{HBr} ]

Каждый молекула фенола может реагировать с одной молекулой брома.

6. Определим массу брома, необходимую для реакции.

Количество молей фенола (или KOH) у нас 0,25 моль, следовательно, нам нужно 0,25 моль брома. Молярная масса брома (Br₂) составляет примерно 160 г/моль.

Таким образом, масса брома, необходимая для реакции:

[ m(\text{Br}_2) = n(\text{Br}_2) \times \text{Молярная масса Br}_2 = 0,25 \, \text{моль} \times 160 \, \text{г/моль} = 40 \, \text{г} ]

7. Определим массу брома в воде.

Теперь, согласно условию, масса брома в воде составляет 1%. Обозначим искомую массу воды, которую необходимо добавить, как ( m ).

Согласно условию, масса брома в воде будет:

[ 0,01m = 40 \, \text{г} ]

Отсюда, масса воды, необходимая для добавления:

[ m = \frac{40 \, \text{г}}{0,01} = 4000 \, \text{г} ]

Ответ:

Для перевода всего фенола в осадок необходимо добавить 40 г брома в 4000 г воды (или 4 кг).

Для решения задачи давайте разберем её поэтапно.

1. Выясним количество фенола в растворе

Для нейтрализации фенола (C₆H₅OH) используется раствор гидроксида калия (KOH). Реакция между фенолом и KOH выглядит так:

[ C_6H_5OH + KOH \rightarrow C_6H_5OK + H_2O ]

Из уравнения видно, что 1 моль фенола реагирует с 1 молем KOH. Следовательно, количество вещества KOH, участвующего в реакции, равно количеству вещества фенола.

Найдём массу гидроксида калия в растворе

Дано:

• плотность раствора KOH = 1,4 г/мл,
• объём раствора KOH = 25 мл,
• массовая доля KOH = 40% = 0,4.

Массу раствора KOH можно найти как: [ m_{\text{раствора}} = \rho \cdot V = 1{,}4 \, \text{г/мл} \cdot 25 \, \text{мл} = 35 \, \text{г}. ]

Масса чистого KOH в растворе: [ m{KOH} = m{\text{раствора}} \cdot w = 35 \, \text{г} \cdot 0{,}4 = 14 \, \text{г}. ]

Найдём количество вещества KOH

Молярная масса KOH: [ M_{KOH} = 39{,}1 \, (\text{K}) + 16 \, (\text{O}) + 1 \, (\text{H}) = 56{,}1 \, \text{г/моль}. ]

Количество вещества KOH: [ n{KOH} = \frac{m{KOH}}{M_{KOH}} = \frac{14}{56{,}1} \approx 0{,}25 \, \text{моль}. ]

Поскольку 1 моль KOH реагирует с 1 молем фенола, количество вещества фенола равно: [ n_{C_6H5OH} = n{KOH} = 0{,}25 \, \text{моль}. ]

Найдём массу фенола

Молярная масса фенола: [ M_{C_6H_5OH} = 6 \cdot 12{,}01 + 6 \cdot 1{,}008 + 16 = 94{,}11 \, \text{г/моль}. ]

Масса фенола: [ m_{C_6H5OH} = n{C_6H5OH} \cdot M{C_6H_5OH} = 0{,}25 \cdot 94{,}11 \approx 23{,}53 \, \text{г}. ]

Итак, в 100 г раствора фенола содержится 23,53 г самого фенола.

2. Выясним, сколько брома потребуется

Для осаждения фенола используется бром. Реакция между фенолом и бромом выглядит так:

[ C_6H_5OH + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3OH + 3HBr ]

Из уравнения видно, что 1 моль фенола реагирует с 3 молями брома (Br₂).

Найдём количество вещества брома

Количество вещества брома, необходимого для реакции: [ n_{Br2} = 3 \cdot n{C_6H_5OH} = 3 \cdot 0{,}25 = 0{,}75 \, \text{моль}. ]

Найдём массу брома

Молярная масса Br₂: [ M_{Br_2} = 2 \cdot 79{,}904 = 159{,}808 \, \text{г/моль}. ]

Масса брома: [ m_{Br2} = n{Br2} \cdot M{Br_2} = 0{,}75 \cdot 159{,}808 \approx 119{,}856 \, \text{г}. ]

Итак, для осаждения фенола потребуется 119,86 г брома.

3. Выясним, сколько раствора брома потребуется

Массовая доля брома в растворе составляет 1% = 0,01. Следовательно, масса раствора, содержащего 119,86 г брома: [ m{\text{раствора}} = \frac{m{Br_2}}{w} = \frac{119{,}86}{0{,}01} = 11{,}986 \, \text{г}. ]

Округлим до трёх знаков после запятой: [ m_{\text{раствора}} \approx 11\,986 \, \text{г}. ]

Ответ:

Масса раствора брома, который нужно добавить к 100 г раствора фенола для полного осаждения фенола, составляет 11 986 г.

Для нейтрализации фенола требуется его реакция с бромом, которая приводит к образованию бромфенола.

1. Рассчитаем количество фенола в 100 г раствора (массовая доля брома 1%):

   • Масса брома = 0.01 × 100 г = 1 г.
   • Следовательно, масса фенола = 100 г - 1 г = 99 г.

2. Теперь определим, сколько брома нужно для реакции с 99 г фенола. Молярная масса фенола (C6H5OH) составляет примерно 94 г/моль.

3. Реакция между бромом и фенолом требует 1 моль брома на 1 моль фенола. Таким образом, для 99 г фенола нужно:

   • ( n = \frac{99 \text{ г}}{94 \text{ г/моль}} \approx 1.05 \text{ моль} ).

4. Молярная масса брома (Br2) составляет примерно 160 г/моль, следовательно:

   • Масса брома = ( n \times 160 \text{ г/моль} \approx 1.05 \text{ моль} \times 160 \text{ г/моль} \approx 168 г ).

Таким образом, для перевода всего фенола в осадок необходимо добавить около 168 г брома.