Chào các em học sinh lớp 11! Cô là giáo viên Hóa học đây. Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài toán khá thú vị về hỗn hợp phenol và ethanol. Các em hãy chuẩn bị giấy bút và tập trung nhé!

Bài toán yêu cầu chúng ta thực hiện hai phần: viết phương trình phản ứng và tính khối lượng hỗn hợp ban đầu. Cô sẽ hướng dẫn các em từng bước một, bám sát kiến thức trong Sách giáo khoa.

a. Viết phương trình phản ứng xảy ra

Trước hết, chúng ta cần xác định rõ các chất có trong hỗn hợp X là gì và tính chất hóa học của chúng khi phản ứng với Natri (Na) và Natri hydroxit (NaOH).

Chất thứ nhất là phenol (C₆H₅OH). Phenol là một axit hữu cơ yếu. Nhóm -OH của phenol có tính axit, nên nó có thể phản ứng với kim loại kiềm như Na.

Chất thứ hai là ethanol (C₂H₅OH). Ethanol là một ancol no, đơn chức. Nhóm -OH của ancol cũng có khả năng phản ứng với kim loại kiềm như Na.

Bây giờ, chúng ta sẽ viết các phương trình phản ứng:

1. Phản ứng của phenol với Natri (Na):
Phenol phản ứng với Natri theo tỉ lệ mol 2:1, giải phóng khí Hidro.
Phương trình hóa học là:
2 C₆H₅OH + 2 Na → 2 C₆H₅ONa + H₂ ↑
(Phenol) (Natri) (Natri phenolat) (Hidro)

2. Phản ứng của ethanol với Natri (Na):
Ethanol cũng phản ứng với Natri theo tỉ lệ mol 2:1, giải phóng khí Hidro.
Phương trình hóa học là:
2 C₂H₅OH + 2 Na → 2 C₂H₅ONa + H₂ ↑
(Ethanol) (Natri) (Natri etylat) (Hidro)

3. Phản ứng của phenol với dung dịch NaOH:
Phenol có tính axit yếu, nên nó phản ứng với dung dịch kiềm mạnh như NaOH.
Phương trình hóa học là:
C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O
(Phenol) (Natri hydroxit) (Natri phenolat) (Nước)

4. Phản ứng của ethanol với dung dịch NaOH:
Ethanol là một ancol, không có tính axit, do đó nó KHÔNG phản ứng với dung dịch NaOH. Đây là một điểm quan trọng chúng ta cần lưu ý.

Vậy là chúng ta đã hoàn thành phần a. Các em ghi chép cẩn thận nhé.

b. Tính giá trị của m

Bây giờ, chúng ta sẽ đi tính giá trị của m, tức là khối lượng của hỗn hợp X. Để làm được điều này, chúng ta cần xác định số mol của phenol và ethanol trong hỗn hợp.

Chúng ta có hai dữ kiện quan trọng:
* Phản ứng với Na dư thu được 3,7185 lít khí H₂ ở điều kiện chuẩn.
* Phản ứng tối đa với 100 ml dung dịch NaOH 1M.

Bước 1: Tính số mol khí H₂.
Ở điều kiện chuẩn (đktc), 1 mol khí chiếm thể tích là 22,4 lít.
Số mol H₂ là:
n_H2 = \( \frac{V_{H2}}{22,4} \) = \( \frac{3,7185}{22,4} \) mol

Hãy cùng thực hiện phép tính này:
n_H2 = 0,166 mol

Bước 2: Sử dụng dữ kiện phản ứng với NaOH để tìm số mol phenol.
Dữ kiện cho biết m gam X phản ứng tối đa với 100 ml dung dịch NaOH 1M.
Chúng ta biết rằng chỉ có phenol phản ứng với NaOH.
Số mol NaOH đã phản ứng là:
n_NaOH = C_M x V = 1 M x 0,1 lít = 0,1 mol

Theo phương trình phản ứng (3): C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O
Tỉ lệ mol giữa phenol và NaOH là 1:1.
Do đó, số mol phenol có trong hỗn hợp X là:
n_C6H5OH = n_NaOH = 0,1 mol

Bước 3: Sử dụng số mol H₂ để tìm số mol ethanol.
Chúng ta đã biết tổng số mol H₂ tạo ra là 0,166 mol.
Khí H₂ này sinh ra từ cả hai phản ứng của phenol và ethanol với Na.
* Phản ứng của phenol với Na: 2 C₆H₅OH + 2 Na → 2 C₆H₅ONa + H₂ ↑
Từ đây, ta thấy tỉ lệ mol của C₆H₅OH và H₂ là 2:1.
Số mol H₂ do phenol tạo ra là: n_H2(phenol) = \( \frac{1}{2} \) n_C6H5OH

* Phản ứng của ethanol với Na: 2 C₂H₅OH + 2 Na → 2 C₂H₅ONa + H₂ ↑
Từ đây, ta thấy tỉ lệ mol của C₂H₅OH và H₂ là 2:1.
Số mol H₂ do ethanol tạo ra là: n_H2(ethanol) = \( \frac{1}{2} \) n_C2H5OH

Tổng số mol H₂ là:
n_H2(tổng) = n_H2(phenol) + n_H2(ethanol)
0,166 = \( \frac{1}{2} \) n_C6H5OH + \( \frac{1}{2} \) n_C2H5OH

Chúng ta đã tính được n_C6H5OH = 0,1 mol ở Bước 2. Thay vào phương trình trên:
0,166 = \( \frac{1}{2} \) (0,1) + \( \frac{1}{2} \) n_C2H5OH
0,166 = 0,05 + \( \frac{1}{2} \) n_C2H5OH
\( \frac{1}{2} \) n_C2H5OH = 0,166 – 0,05
\( \frac{1}{2} \) n_C2H5OH = 0,116
n_C2H5OH = 0,116 x 2 = 0,232 mol

Bước 4: Tính khối lượng mol của phenol và ethanol.
Khối lượng mol của phenol (C₆H₅OH) là:
M_C6H5OH = 6 x 12 + 5 x 1 + 16 + 1 = 72 + 5 + 16 + 1 = 94 g/mol

Khối lượng mol của ethanol (C₂H₅OH) là:
M_C2H5OH = 2 x 12 + 5 x 1 + 16 + 1 = 24 + 5 + 16 + 1 = 46 g/mol

Bước 5: Tính khối lượng của phenol và ethanol trong hỗn hợp X.
Khối lượng phenol trong hỗn hợp X là:
m_C6H5OH = n_C6H5OH x M_C6H5OH = 0,1 mol x 94 g/mol = 9,4 gam

Khối lượng ethanol trong hỗn hợp X là:
m_C2H5OH = n_C2H5OH x M_C2H5OH = 0,232 mol x 46 g/mol

Hãy cùng thực hiện phép nhân này:
m_C2H5OH = 10,672 gam

Bước 6: Tính tổng khối lượng m của hỗn hợp X.
m = m_C6H5OH + m_C2H5OH
m = 9,4 gam + 10,672 gam
m = 20,072 gam

Vậy là chúng ta đã tính toán xong giá trị của m.

Tóm lại, các em cần nhớ:
* Xác định đúng chất nào phản ứng với Na, chất nào phản ứng với NaOH.
* Sử dụng các tỉ lệ mol trong phương trình hóa học để thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng.
* Đổi đơn vị thể tích sang lít khi tính số mol khí ở đktc.

Các em xem lại bài giải, nếu có thắc mắc chỗ nào, cứ mạnh dạn hỏi cô nhé! Cô luôn sẵn sàng giải đáp cho các em. Chúc các em học tốt!