Определите массы веществ в исходной смеси.

При окислении смеси бензола и толуола подкис­ленным раствором перманганата калия при нагревании получено 8,54 г одноосновной органической кислоты. При взаимодействии этой кислоты с избытком водного раствора гидрокарбоната натрия выделился газ, объем которого в 19 раз меньше объема тако­го же газа, полученного при полном сгорании исходной смеси углеводородов. Определите массы веществ в исходной смеси.

Решение: Перманганатом калия окисляется только толуол, при этом образуется бензойная кислота:

5С₆Н₅-СН₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄   →  5С₆Н₅-СООН + 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 14Н₂О

v(C₆H₅-COOH) = 8,54/122 = 0,07 моль = v(C₆H₅-CH₃).

При взаимодействии бензойной кислоты с гидрокарбонатом натрия выделяется СО₂:

С₆Н₅-СООН + NaHCO₃  → C₆H₅-COONa + СО₂↑ + Н₂О.

v(CO₂) = v(C₆H₅-COOH) = 0,07 моль. При сгорании смеси углеводородов образуется 0,07*19 = 1,33 моль СО₂. Из этого количества при сгорании толуола по уравнению

С₆Н₅-СН₃ + 9О₂  → 7СО₂ + 4Н₂О

образуется 0,07*7 = 0,49 моль СО₂. Остальные 1,33-0,49 = 0,84 моль СО₂ образуются при сгорании бензола:

С₆Н₆ + 7,5О₂   →  6СО₂ + ЗН₂О.

v(C₆H₆) = 0,84/6 = 0,14 моль. Массы веществ в смеси равны: m(С₆Н₆) = 0,14-78 = 10,92 г, m(С₆Н₅-СН₃) = 0,07*92 = 6,48 г.

Ответ. 10,92 г бензола, 6,48 г толуола.