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 $1,23г$: [ 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: $\omega ({\text{C}}_6{\text{H}}_6)=\frac{2,63\text{ г}}{3,86\text{ г}}\times 100\mathrm{\%}\approx 68,13\mathrm{\%}$

   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: ${\text{Бензол (C}}_6{\text{H}}_6\text{) }\approx 68,13\mathrm{\%}$ [ \text{Циклогекен (C}6\text{H}{10}\text{) } \approx 31,87\% ]