К 50 г спиртового раствора фенола прибавили избыток бромной воды. После окончания реакции было получено 13,24 г осадка. Определите массовую долю фенола в растворе. В какой массе 3,2%-ной бромной воды содержится необходимая для реакции с фенолом масса брома?

Для решения этой задачи нам потребуется знание реакции фенола с бромной водой, а также умение проводить расчеты по химическим уравнениям.

1. Реакция фенола с бромной водой:

Фенол реагирует с бромной водой, образуя 2,4,6-трибромфенол, который выпадает в осадок:

$$C_6H_5OH + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3OH + 3HBr$$

2. Расчет молярной массы осадка (2,4,6-трибромфенола):

$$M(C_6H_2Br_3OH) = 12*6 + 1*2 + 80*3 + 16 + 1 = 331 г/моль$$

3. Расчет количества вещества осадка:

$$n(C_6H_2Br_3OH) = \frac{m}{M} = \frac{13.24 г}{331 г/моль} = 0.04 моль$$

4. Расчет количества вещества фенола:

Из уравнения реакции видно, что на 1 моль фенола образуется 1 моль 2,4,6-трибромфенола. Следовательно:

$$n(C_6H_5OH) = n(C_6H_2Br_3OH) = 0.04 моль$$

5. Расчет массы фенола:

$$M(C_6H_5OH) = 12*6 + 1*5 + 16 + 1 = 94 г/моль$$ $$m(C_6H_5OH) = n * M = 0.04 моль * 94 г/моль = 3.76 г$$

6. Расчет массовой доли фенола в растворе:

$$\omega(C_6H_5OH) = \frac{m(C_6H_5OH)}{m(раствора)} * 100\% = \frac{3.76 г}{50 г} * 100\% = 7.52\%$$

7. Расчет массы брома, необходимой для реакции:

Из уравнения реакции видно, что на 1 моль фенола требуется 3 моль брома:

$$n(Br_2) = 3 * n(C_6H_5OH) = 3 * 0.04 моль = 0.12 моль$$

$$M(Br_2) = 80 * 2 = 160 г/моль$$

$$m(Br_2) = n * M = 0.12 моль * 160 г/моль = 19.2 г$$

8. Расчет массы 3,2%-ной бромной воды, содержащей 19.2 г брома:

$$\omega(Br_2) = \frac{m(Br_2)}{m(раствора)} * 100\%$$

$$m(раствора) = \frac{m(Br_2)}{\omega(Br_2)} * 100\% = \frac{19.2 г}{3.2\%} * 100\% = 600 г$$

Ответ: Массовая доля фенола в растворе составляет 7,52%, а масса 3,2%-ной бромной воды, содержащей необходимое количество брома, равна 600 г.