Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập rất điển hình về tính chất hóa học của anilin, một kiến thức quan trọng trong chương trình Hóa học 12.

Chúng ta sẽ giải bài toán này một cách chi tiết qua từng bước nhé.

Bước 1: Phân tích hiện tượng và viết phương trình hóa học

Đề bài cho biết anilin (\(C_6H_5NH_2\)) phản ứng hoàn toàn với dung dịch brom dư. Do ảnh hưởng của nhóm amino (\(-NH_2\)), anilin phản ứng thế brom vào các vị trí ortho (2, 6) và para (4) trên vòng benzen, tạo ra kết tủa trắng là 2,4,6-tribromanilin.

Ta có phương trình hóa học của phản ứng như sau:
\[ C_6H_5NH_2 + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3NH_2 \downarrow + 3HBr \]
Chất kết tủa trắng thu được chính là 2,4,6-tribromanilin (\(C_6H_2Br_3NH_2\)).

Bước 2: Tính khối lượng mol của các chất liên quan

Để thuận tiện cho việc tính toán, chúng ta cần xác định khối lượng mol (M) của anilin và của sản phẩm kết tủa.
– Khối lượng mol của anilin (\(C_6H_5NH_2\)):
\(M_{anilin} = 12 \times 6 + 1 \times 5 + 14 + 1 \times 2 = 93\) (g/mol).
– Khối lượng mol của kết tủa 2,4,6-tribromanilin (\(C_6H_2Br_3NH_2\)):
\(M_{kết tủa} = 12 \times 6 + 1 \times 2 + 80 \times 3 + 14 + 1 \times 2 = 330\) (g/mol).

Bước 3: Thiết lập mối quan hệ về khối lượng và giải toán

Theo đề bài, khối lượng anilin ban đầu là \(m\) gam và khối lượng kết tủa thu được là \(m + 35,55\) gam.
Khối lượng tăng lên chính là do các nguyên tử Brom đã thay thế các nguyên tử Hiđro trên vòng benzen.

Chúng ta có thể giải bài toán này theo hai cách.

Cách 1: Dựa vào số mol (phương pháp truyền thống)

Gọi số mol của anilin đã phản ứng là \(n\) mol.
– Khối lượng anilin: \(m = n \times M_{anilin} = 93n\) (gam).
– Dựa vào phương trình hóa học, tỉ lệ mol giữa anilin và kết tủa là 1:1.
\[ n_{kết tủa} = n_{anilin} = n \text{ (mol)} \]
– Khối lượng kết tủa thu được:
\(m_{kết tủa} = n \times M_{kết tủa} = 330n\) (gam).
– Theo đề bài, ta có:
\[ m_{kết tủa} = m + 35,55 \]
\[ 330n = 93n + 35,55 \]
– Giải phương trình để tìm \(n\):
\[ 330n – 93n = 35,55 \]
\[ 237n = 35,55 \]
\[ n = \frac{35,55}{237} = 0,15 \text{ (mol)} \]
– Giá trị của \(m\) là:
\[ m = 93n = 93 \times 0,15 = 13,95 \text{ (gam)} \]

Cách 2: Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng (cách giải nhanh)

So sánh phân tử anilin (\(C_6H_5NH_2\)) và phân tử kết tủa (\(C_6H_2Br_3NH_2\)), ta thấy 3 nguyên tử H trong vòng benzen đã được thay thế bởi 3 nguyên tử Br.
– Cứ 1 mol anilin (93 gam) phản ứng, khối lượng tăng thêm là:
\[ \Delta m = m_{3Br} – m_{3H} = 3 \times 80 – 3 \times 1 = 237 \text{ (gam)} \]
– Ta có tỉ lệ thuận:
Cứ 93 gam anilin phản ứng thì khối lượng tăng 237 gam.
Vậy \(m\) gam anilin phản ứng thì khối lượng tăng 35,55 gam.
– Từ đó ta lập được biểu thức:
\[ \frac{m}{93} = \frac{35,55}{237} \]
– Suy ra giá trị của \(m\):
\[ m = \frac{93 \times 35,55}{237} = 13,95 \text{ (gam)} \]

Kết luận

Bằng cả hai cách giải, chúng ta đều đi đến cùng một kết quả.
Vậy, giá trị của m là 13,95 gam.

Đây là một dạng bài tập cơ bản và thường gặp, các em hãy nắm vững cách làm nhé. Chúc các em học tốt!