Химия
8 класс
Вопрос
Смесь бензола, циклогексана и циклогексена, реагируя с бромной водой, присоединяет 0,1 моль Br2. При дегидрировании данной смеси образуется 0,5 моль бензола и H2, количество которого в 2 раза меньше количества H2, необходимого для полного гидрирования исходной смеси (в результате гидрирования образуется циклогексан). Определите количество бензола в исходной смеси.
Ответ
Бромная вода будет реагировать только с циклогексеном по уравнению
C6H10+Br2→C6H10Br2.
Рассчитываем количество циклогексена. Согласно уравнению реакции:
ν(C6H10)=ν(Br2);ν(C6H10)=0,1моль.
При дегидрировании циклогексена образуется бензол:
C6H10→C6H6+2H2.
Определяем количество бензола, образующегося из циклогексена. Из уравнения реакции следует, что
ν2(C6H6)=ν(C6H10);ν2(C6H6)=0,1моль.
Вычисляем сумму количеств бензола, содержащегося в исходной смеси (ν1(C6H6)) и полученного при дегидрировании циклогексана (ν3(C6H6)):
ν1(C6H6)+ν3(C6H6)=0,5−0,1=0,4моль.
Находим количество водорода (ν1(H2)), образовавшегося при дегидрировании циклогексена. Из уравнения реакции дегидрирования следует, что
ν1(H2)=2ν(C6H10);ν1(H2)=0,2моль.
Определяем количество водорода (ν2(H2)), израсходованного на гидрирование циклогексена:
C6H10+H2→C6H12.
В соответствии с уравнением реакции
ν2(H2)=ν(C6H10);ν2(H2)=0,1моль.
Количество циклогексана ν(C6H12) в исходной смеси обозначим y.
Определяем количество водорода, образующегося при дегидрировании циклогексана:
C6H12→C6H6+3H2.
Из уравнения реакции следует, что
ν4(H2)=3ν(C6H12);ν4(H2)=3y.
Выражаем количество водорода (ν3(H2)), образовавшегося при дегидрировании смеси
ν3(H2)=ν1(H2)+ν4(H2);ν3(H2)=0,2+3y.
Количество бензола в исходной смеси обозначаем z. Определяем количество водорода, израсходованного на гидрирование бензола:
C6H6+3H2→C6H12.
Согласно уравнению реакции
ν6(H2)=3ν1(C6H6);ν6(H2)=3z.
Выражаем количество водорода (ν5(H2)), израсходованного на гидрирование смеси:
ν5(H2)=ν2(H2)+ν6(H2)=0,1+3z.
Отношение количества водорода, образовавшегося при дегидрировании смеси, к количеству водорода, израсходованного на гидрирование смеси, равно 1:2:
ν3(H2)ν5(H2)=12. (1)
В уравнение (1) подставляем значения количеств водорода:
0,2+3y0,1+3z=12. (2)
Преобразовываем уравнение (2):
z−2y=0,1. (3)
Выражаем количество бензола, образовавшегося из циклогексана. Согласно уравнению дегидрирования циклогексана
ν3(C6H6)=ν(C6H12);ν3(C6H6)=y.
Нами ранее определено, что
ν1(C6H6)+ν3(C6H6)=0,4моль.
Переписываем уравнение, подставляя значения количеств бензола:
y+z=0,4. (4)
Составляем систему из уравнений (3) и (4):
{z−2y=0,1,y+z=0,4
Решаем систему: y=0,1;z=0,3.
Следовательно, количество бензола в смеси равно 0,3 моль.