Cho 9,2 (g) phenol phản ứng với dd HNO3 dư thu được m (g) kết tủa 2,4,6-trinitro…
Cho 9,2 (g) phenol phản ứng với dd HNO3 dư thu được m (g) kết tủa 2,4,6-trinitrophenol (TNP), tính m b, tínhVHNO3 1M đã tham gia phản ứng
Giúp mình với ạ
Bài toán yêu cầu chúng ta tính khối lượng kết tủa 2,4,6-trinitrophenol (TNP) thu được và thể tích dung dịch HNO3 1M đã tham gia phản ứng khi cho 9,2 gam phenol phản ứng với dung dịch HNO3 dư.
Chúng ta sẽ giải bài này theo từng bước thật chi tiết nhé.
Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng.
Phenol có công thức là C6H5OH. Khi phenol phản ứng với dung dịch axit nitric (HNO3) đặc, dưới điều kiện thích hợp, nó sẽ tạo ra sản phẩm thế ái điện tử, đó là 2,4,6-trinitrophenol (TNP).
Phương trình hóa học của phản ứng là:
C6H5OH + 3HNO3 — (H2SO4 đặc) —> C6H2(NO2)3OH + 3H2O
Ở đây, chúng ta cần lưu ý rằng phản ứng thế nitro vào vòng benzen của phenol xảy ra ở các vị trí ortho và para so với nhóm -OH. Do nhóm -OH là nhóm hoạt hóa mạnh và định hướng ortho, para, nên với HNO3 dư, sản phẩm thế 3 nhóm nitro là 2,4,6-trinitrophenol. Axit sulfuric đặc thường được dùng làm xúc tác để tăng hiệu quả của phản ứng, tuy nhiên đề bài chỉ đề cập đến phản ứng với dung dịch HNO3 dư nên chúng ta tập trung vào các chất tham gia và sản phẩm chính.
Bước 2: Tính số mol của phenol.
Đề bài cho khối lượng của phenol là 9,2 gam. Để tính số mol, chúng ta cần biết khối lượng mol của phenol.
Khối lượng mol của phenol (C6H5OH) là:
M(C6H5OH) = 6 M(C) + 5 M(H) + M(O) + M(H)
M(C6H5OH) = 6 12 + 5 1 + 16 + 1
M(C6H5OH) = 72 + 5 + 16 + 1 = 94 g/mol
Bây giờ, chúng ta tính số mol phenol theo công thức:
n = m / M
Trong đó:
n là số mol
m là khối lượng (gam)
M là khối lượng mol (g/mol)
Vậy, số mol phenol là:
n(C6H5OH) = 9,2 / 94
Các em bấm máy tính đi nào.
n(C6H5OH) = 0,09787… mol. Để làm việc với số liệu chính xác hơn, chúng ta có thể giữ nguyên dạng phân số hoặc làm tròn đến vài chữ số thập phân tùy theo yêu cầu của bài toán hoặc thói quen làm việc. Tuy nhiên, với bài này, ta có thể thấy 9.2 và 94 có thể rút gọn được nếu ta nhìn kỹ. 9.2 = 92/10. Vậy 9.2/94 = (92/10)/94 = 92/(10*94) = 46/(5*94) = 23/(5*47). Hmm, có vẻ không đẹp lắm. Tuy nhiên, nếu ta lấy 9.2 làm tròn thì sẽ sai. Chúng ta hãy thử 9.2 / 94 = 0.09787…
Thầy/cô gợi ý, có thể có một sự nhầm lẫn nhỏ trong đề bài hoặc số liệu để làm bài toán đẹp hơn. Nếu đề bài cho 9.4 gam phenol thì số mol sẽ là 9.4/94 = 0.1 mol. Nếu đề bài cho 9.2 gam phenol, hãy kiểm tra lại số liệu xem có khả năng là 9.2 gam hay 9.4 gam. Tuy nhiên, chúng ta sẽ giải với số liệu đề bài đã cho là 9,2 gam.
Để tính toán chính xác, chúng ta hãy giữ số liệu là 9.2/94 mol.
Bước 3: Tính khối lượng kết tủa 2,4,6-trinitrophenol (TNP) thu được (tính m).
Từ phương trình hóa học ở Bước 1, ta thấy tỉ lệ mol giữa phenol và 2,4,6-trinitrophenol là 1:1.
Tức là, cứ 1 mol C6H5OH phản ứng sẽ tạo ra 1 mol C6H2(NO2)3OH.
Do đó, số mol của TNP thu được sẽ bằng số mol của phenol đã phản ứng.
n(C6H2(NO2)3OH) = n(C6H5OH) = 9,2 / 94 mol.
Bây giờ, chúng ta cần tính khối lượng mol của 2,4,6-trinitrophenol (TNP).
Công thức phân tử của TNP là C6H3N3O7.
M(C6H3N3O7) = 6 M(C) + 3 M(H) + 3 M(N) + 7 M(O)
M(C6H3N3O7) = 6 12 + 3 1 + 3 14 + 7 16
M(C6H3N3O7) = 72 + 3 + 42 + 112
M(C6H3N3O7) = 229 g/mol.
Khối lượng của TNP thu được (m) được tính theo công thức:
m = n * M
m = (9,2 / 94) * 229
Các em bấm máy tính và cho thầy/cô kết quả.
m = (9.2 * 229) / 94
m = 2106.8 / 94
m = 22.4127… gam.
Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, m ≈ 22,41 gam.
Bước 4: Tính thể tích dung dịch HNO3 1M đã tham gia phản ứng.
Từ phương trình hóa học ở Bước 1, ta thấy tỉ lệ mol giữa phenol và HNO3 là 1:3.
Tức là, cứ 1 mol C6H5OH phản ứng sẽ cần 3 mol HNO3.
Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là:
n(HNO3) = 3 * n(C6H5OH)
n(HNO3) = 3 * (9,2 / 94) mol.
Đề bài cho dung dịch HNO3 có nồng độ là 1M. Nồng độ mol (C_M) được tính theo công thức:
C_M = n / V
Trong đó:
C_M là nồng độ mol (mol/L)
n là số mol chất tan
V là thể tích dung dịch (L)
Từ công thức này, ta có thể suy ra thể tích dung dịch HNO3 đã tham gia phản ứng:
V = n / C_M
V(HNO3) = n(HNO3) / C_M(HNO3)
V(HNO3) = (3 * (9,2 / 94)) / 1
V(HNO3) = (3 * 9,2) / 94 lít
V(HNO3) = 27,6 / 94 lít
Các em bấm máy tính kết quả này.
V(HNO3) = 0.293617… lít.
Để đổi sang đơn vị mililit, ta nhân với 1000:
V(HNO3) = 0.293617… * 1000 ml
V(HNO3) = 293.617… ml.
Làm tròn đến 1 chữ số thập phân, V(HNO3) ≈ 293,6 ml.
Kết luận:
Vậy, khối lượng kết tủa 2,4,6-trinitrophenol (TNP) thu được là khoảng 22,41 gam.
Và thể tích dung dịch HNO3 1M đã tham gia phản ứng là khoảng 293,6 ml.
Các em về nhà xem lại bài và cố gắng tự giải lại các bài tập tương tự nhé. Nếu có chỗ nào chưa hiểu, hãy mạnh dạn hỏi thầy/cô. Chúc các em học tốt!
Đáp án: Bên dưới.
Giải thích các bước giải:
\(C_6H_5OH+3HNO_3(đ)\xrightarrow[t^o]{H_2SO_4đ}C_6H_2(NO_2)_3OH↓+3H_2O\)
\(a)\) Ta có: \(n_{C_6H_5OH}=\dfrac{9,2}{94}=\dfrac{23}{235}(mol)\)
→ \(n_↓=\dfrac{23}{235}(mol)\)
⇒ \(m_↓=\dfrac{23}{235}×229=22,41(g)\)
\(b)\) Ta có: \(n_{HNO_3}=3n_{C_6H_5OH}=3×\dfrac{23}{235}=\dfrac{69}{235}(mol)\)
⇒ \(V_{ddHNO_3}=\dfrac{69}{235}=0,29(l)=290(ml)\)
Đáp án + Giải thích các bước giải:
\(n_{C_6H_5OH}=\) \((9,2)/(94)\) \((mol)\)
a/.
\(C_6H_5OH+3HNO_3\) \(\xrightarrow{ H_2SO_4(đặc,nóng)}\) \(C_6H_2(NO_2)_3OH↓+3H_2O\)
\((9,2)/(94)\) \((69)/(235)\) \((9,2)/(94)\) \((mol)\)
Theo phương trình, ta có:
\(n_{C_6H_2(NO_2)_3OH}=n_{C_6H_5OH}=\) \((9,2)/(94)\) \((mol)\)
\(m=m_{C_6H_2(NO_2)_3OH}=\) \((9,2)/(94)\) \(.229≈22,4g\)
b/.
Ta có:
\(n_{HNO_3}=3.n_{C_6H_5OH}=3.\) \((9,2)/(94)\) = \((69)/(235)\) \((mol)\)
\(V_{HNO_3}=\) \(((69)/(235))/1\) \(≈0,294 lít=294ml\)