На смесь фенола и этанола подействовали 40%-ым раствором калий гидроксида (ρ = 2.044 г/см3
). На
проведения полной реакции ушло 41.1 мл. раствора КОН. Во втором, отдельном опыте, на тоже
количество смеси фенола и этанола подействовали 10%-ым раствором соляной кислоты (ρ = 1,19 г/см3
).
Во второй реакции НСl ушло 24.47 мл. Определите массовую долю фенола в начальной смеси.

Для решения данной задачи воспользуемся методом щелочно-кислотного титрования. Перед тем, как перейти непосредственно к рассмотрению данного вопроса, вспомним несколько основных понятий.

Массовая доля вещества A в растворе определяется как отношение массы этого вещества к массе всего раствора:

Массовая доля A = (масса A) / (масса раствора).

Титрование — это метод количественного анализа, основанный на измерении объема раствора титранта, необходимого для полного превращения титруемого вещества в осадок (нерастворимое соединение).

1. Определение количества вещества КОН, реагирующего с фенолом и этанолом.
Из условия известно, что на проведение полной реакции ушло 41.1 мл раствора КОН и 24.47 мл раствора HCl. Необходимо определить количество вещества КОН и НСl.

Для этого воспользуемся формулой Чарлеса:

n = V * C,

где n — количество вещества, V — объем раствора, C — молярная концентрация вещества.

Молярная масса КОН (М) = 39.1 г/моль + 16 г/моль + 1 г/моль = 56.1 г/моль.

Возьмем во внимание, что молярная концентрация КОН равна 40%. Найдем молярную концентрацию по формуле:

C_КОН = V_КОН * ρ_КОН / М_КОН.

Подставляем известные значения и рассчитываем:

C_КОН = (41.1 мл) * (2.044 г/см3) / (56.1 г/моль) = 1.49 моль/л.

Теперь аналогичным образом посчитаем количество вещества HCl:

Молярная масса НСl (М) = 1 г/моль + 35.5 г/моль = 36.5 г/моль.

C_НСl = (24.47 мл) * (1.19 г/см3) / (36.5 г/моль) = 0.79 моль/л.

2. Расчет количества вещества КОН, реагирующего с фенолом.
Для определения количества вещества фенола воспользуемся уравнением реакции:

C6H5OH + KOH -> C6H5OK + H2O.

Из уравнения видно, что на одну молекулу фенола требуется одна молекула КОН. Поэтому количество вещества фенола будет равно количеству вещества KOH:

n_фенол = n_KOH = C_КОН * V_КОН.

Подставляем известные значения и рассчитываем:

n_фенол = (1.49 моль/л) * (41.1 мл) * (0.001 л/мл) = 0.061 моль.

3. Расчет количества вещества фенола и этанола.
Так как число молекул фенола и этанола в начальной смеси равны, то количество вещества этанола будет также равно 0.061 моль.

Запишем уравнение реакции соляной кислоты и этанола:

C2H5OH + HCl -> C2H5Cl + H2O.

Из уравнения видно, что на одну молекулу этанола требуется одна молекула НCl, а также видно, что отношение числа молекул фенола к числу молекул этанола одинаково сравнительно с повторной реакцией.

Теперь осталось рассчитать массовую долю фенола в начальной смеси:

Массовая доля фенола = (масса фенола) / (масса фенола + масса этанола).

Масса фенола = (количество вещества фенола) * (молярная масса фенола).

Масса этанола = (количество вещества этанола) * (молярная масса этанола).

Подставляем известные значения:

Масса фенола = (0.061 моль) * (94.11 г/моль) = 5.76 г.

Масса этанола = (0.061 моль) * (46.07 г/моль) = 2.81 г.

Рассчитываем массовую долю фенола:

Массовая доля фенола = (5.76 г) / (5.76 г + 2.81 г) ≈ 0.67.

Ответ: массовая доля фенола в начальной смеси составляет около 0.67 или 67%.