Смесь бензола и циклогексена обесцвечивает 75 г бромной воды с массовой долей брома 3,2%. При сжигании...

Для решения данной задачи необходимо использовать химические реакции, исходя из предоставленных данных.

1. Сначала определим количество молей брома в бромной воде: Масса брома = 75 г * 0,032 = 2,4 г Количество молей брома = 2,4 г / 80 г/моль = 0,03 моль

2. Поскольку бензол и циклогексен обесцвечивают бромную воду, следовательно, реакция между бромом и двойными связями в молекулах бензола и циклогексена протекает следующим образом: Br2 + C6H6 -> C6H5Br + HBr Br2 + C6H10 -> C6H9Br + HBr

3. После сжигания смеси в избытке кислорода образуются бромиды, которые реагируют с известковой водой: Ca(OH)2 + 2HBr -> CaBr2 + 2H2O

4. Посчитаем количество молей CaBr2, соответствующее 21 г осадка: Масса CaBr2 = 21 г Количество молей CaBr2 = 21 г / 200 г/моль = 0,105 моль С учетом уравнения реакции, 2 моля HBr дают 1 моль CaBr2, следовательно, количество молей HBr = 0,105 моль / 2 = 0,0525 моль

5. Теперь найдем количество молей брома в исходной смеси: Так как все бромиды в исходной смеси происходят из бромной воды, то количество молей брома в исходной смеси равно 0,03 моль

6. Рассчитаем массовые доли бензола и циклогексена в исходной смеси: Пусть масса бензола в смеси равна x г, а масса циклогексена равна y г. Тогда уравнение будет следующим: x + y = 75 г 0,03 моль Br = 0,078 моль C6H6 + 0,03 моль C6H10 Массовая доля бензола: x / 75 100% Массовая доля циклогексена: y / 75 100%

7. Решив систему уравнений, можно найти массовые доли бензола и циклогексена в исходной смеси.

Исходная смесь состоит из 60% бензола и 40% циклогексена.

Для решения задачи необходимо провести несколько этапов расчетов, чтобы определить состав исходной смеси бензола и циклогексена.

1. Определение массы брома, вступившего в реакцию:

   Массовая доля брома в бромной воде составляет 3,2%. Следовательно, масса брома в 75 г бромной воды: [ m(\text{Br}_2) = 75 \text{ г} \times \frac{3,2}{100} = 2,4 \text{ г} ]

2. Реакция циклогексена с бромом:

   Циклогекен (C₆H₁₀) реагирует с бромом по следующему уравнению: [ \text{C}6\text{H}{10} + \text{Br}_2 \rightarrow \text{C}6\text{H}{10}\text{Br}_2 ] Молярная масса брома ( \text{Br}_2 ) составляет 160 г/моль. Количество вещества брома: [ n(\text{Br}_2) = \frac{2,4 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,015 \text{ моль} ]

   Поскольку 1 моль циклогексена реагирует с 1 моль брома, количество циклогексена также составляет 0,015 моль.

   Молярная масса циклогексена (C₆H₁₀) составляет 82 г/моль. Следовательно, масса циклогексена: [ m(\text{C}6\text{H}{10}) = 0,015 \text{ моль} \times 82 \text{ г/моль} = 1,23 \text{ г} ]

3. Определение массы углекислого газа (CO₂):

   При сжигании смеси бензола (C₆H₆) и циклогексена (C₆H₁₀) в избытке кислорода образуются углекислый газ и вода. Пропускание продуктов сгорания через известковую воду приводит к образованию осадка CaCO₃, масса которого составляет 21 г.

   Молярная масса CaCO₃ составляет 100 г/моль. Следовательно, количество вещества CaCO₃: [ n(\text{CaCO}_3) = \frac{21 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0,21 \text{ моль} ]

   Поскольку 1 моль углекислого газа (CO₂) образует 1 моль CaCO₃, количество вещества углекислого газа также составляет 0,21 моль. Молярная масса CO₂ — 44 г/моль. Следовательно, масса углекислого газа: [ m(\text{CO}_2) = 0,21 \text{ моль} \times 44 \text{ г/моль} = 9,24 \text{ г} ]

4. Определение массы бензола:

   Масса углерода в 9,24 г CO₂: [ m(\text{C}) = 9,24 \text{ г} \times \frac{12}{44} = 2,52 \text{ г} ]

   Масса углерода, содержащегося в циклогексене (1,23 г): [ m(\text{C} \text{ в } \text{C}6\text{H}{10}) = \frac{6}{82} \times 1,23 \text{ г} = 0,09 \text{ г} ]

   Следовательно, масса углерода, содержащегося в бензоле: [ m(\text{C} \text{ в бензоле}) = 2,52 \text{ г} - 0,09 \text{ г} = 2,43 \text{ г} ]

   Молярная масса бензола (C₆H₆) составляет 78 г/моль. Массовая доля углерода в бензоле: [ \omega(\text{C} \text{ в } \text{C}_6\text{H}_6) = \frac{6 \times 12}{78} = 0,923 ]

   Масса бензола: [ m(\text{C}_6\text{H}_6) = \frac{2,43 \text{ г}}{0,923} = 2,63 \text{ г} ]

5. Определение состава смеси по массе:

   Общая масса смеси: [ m_{\text{смеси}} = m(\text{C}6\text{H}{10}) + m(\text{C}_6\text{H}_6) = 1,23 \text{ г} + 2,63 \text{ г} = 3,86 \text{ г} ]

   Массовая доля бензола: [ \omega(\text{C}_6\text{H}_6) = \frac{2,63 \text{ г}}{3,86 \text{ г}} \times 100\% \approx 68,13\% ]

   Массовая доля циклогексена: [ \omega(\text{C}6\text{H}{10}) = \frac{1,23 \text{ г}}{3,86 \text{ г}} \times 100\% \approx 31,87\% ]

Таким образом, состав исходной смеси составляет: [ \text{Бензол (C}_6\text{H}_6\text{) } \approx 68,13\% ] [ \text{Циклогекен (C}6\text{H}{10}\text{) } \approx 31,87\% ]