Каковы массовые доли стирола и фенола в исходной смеси массой 5 г, которая может реагировать с 14,4 г брома?

Для решения данной задачи сначала определим, какие соединения входят в данную реакцию.

Мы имеем исходную смесь, состоящую из стирола и фенола. Массовая доля – это отношение массы данного компонента к общей массе смеси.

По условию задачи, масса исходной смеси равна 5 г.

Также у нас есть 14,4 г брома, который реагирует с исходной смесью.

Реакция стирола с бромом приводит к образованию бромстирола, в то время как фенол реагирует с бромом, образуя бромфенол.

Уравнение реакции стирола с бромом:

\[
C_6H_5CH=CH_2 + Br_2 \rightarrow C_6H_5CHBrCH_2Br
\]

Уравнение реакции фенола с бромом:

\[
C_6H_5OH + Br_2 \rightarrow C_6H_5Br + HBr
\]

Теперь рассмотрим стехиометрию реакции:

Молярная масса стирола \(C_8H_8\) равна 104 г/моль, а молярная масса фенола \(C_6H_6O\) равна 94 г/моль.

Молярная масса брома \(Br_2\) равна 159,8 г/моль.

Используя эти данные, мы можем определить количество молей брома, которые реагируют с каждым из соединений.

Масса брома, реагирующая с исходной смесью, равна 14,4 г.

Количество молей брома можно определить с помощью формулы:

\[
n_{Br_2} = \frac{{m_{Br_2}}}{{M_{Br_2}}}
\]

где \(n_{Br_2}\) - количество молей брома, \(m_{Br_2}\) - масса брома, а \(M_{Br_2}\) - молярная масса брома.

Подставим значения и рассчитаем количество молей брома:

\[
n_{Br_2} = \frac{{14,4 \, г}}{{159,8 \, г/моль}} \approx 0,09 \, моль
\]

Теперь, зная количество молей брома и используя стехиометрические соотношения уравнений реакции, мы можем определить, сколько молей стирола и фенола присутствуют в исходной смеси.

Из уравнения реакции стирола с бромом видно, что на каждый моль стирола требуется 2 моля брома для реакции. Из этого соотношения следует, что на 0,09 моля брома требуется половину этого количества молей стирола.

Таким образом, количество молей стирола можно рассчитать по формуле:

\[
n_{C_8H_8} = 0,09 \, моль \times \frac{1}{2} = 0,045 \, моль
\]

Аналогично, из уравнения реакции фенола с бромом видно, что на каждый моль фенола требуется 1 моль брома для реакции. Следовательно, количество молей фенола можно рассчитать по формуле:

\[
n_{C_6H_6O} = 0,09 \, моль \times 1 = 0,09 \, моль
\]

Теперь мы знаем количество молей стирола и фенола в исходной смеси. Чтобы определить их массовые доли, нам нужно знать их молярные массы и общую массу смеси.

Массовая доля стирола в смеси будет равна:

\[
\text{{Массовая доля стирола}} = \frac{{n_{C_8H_8} \times M_{C_8H_8}}}{{\text{{Общая масса смеси}}}}
\]

Подставим значения и рассчитаем массовую долю стирола:

\[
\text{{Массовая доля стирола}} = \frac{{0,045 \, моль \times 104 \, г/моль}}{{5 \, г}} \approx 0,936
\]

Аналогично, массовая доля фенола в смеси будет равна:

\[
\text{{Массовая доля фенола}} = \frac{{n_{C_6H_6O} \times M_{C_6H_6O}}}{{\text{{Общая масса смеси}}}}
\]

Подставим значения и рассчитаем массовую долю фенола:

\[
\text{{Массовая доля фенола}} = \frac{{0,09 \, моль \times 94 \, г/моль}}{{5 \, г}} \approx 1,692
\]