Обнаружены следы вещества в питьевой воде, которое обладает общим токсическим и наркотическим действием. С использованием качественного и количественного анализов было определено, что это производное фенола, и его элементный состав составляет 55% углерода (C), 4,0% водорода (H), 14,0% кислорода (O) и 27% хлора (Cl). Задача состоит в определении молекулярной формулы данного вещества, создании уравнений реакции его синтеза и обсуждении возможных источников попадания этого вещества в водную среду.
Пошаговое решение:
Для определения молекулярной формулы данного вещества, давайте начнем с вычисления массовых долей каждого элемента:
- Углерод (C): 55% массовой доли
- Водород (H): 4,0% массовой доли
- Кислород (O): 14,0% массовой доли
- Хлор (Cl): 27% массовой доли
Шаг 1: Найдем количество молей каждого элемента, деля массовую долю на молекулярную массу элемента.
Молекулярные массы элементов:
- C (углерод): 12,01 г/моль
- H (водород): 1,01 г/моль
- O (кислород): 16,00 г/моль
- Cl (хлор): 35,45 г/моль
Количество молей каждого элемента:
- Углерод (C): (55 г / 12,01 г/моль) ≈ 4,58 моль
- Водород (H): (4,0 г / 1,01 г/моль) ≈ 3,96 моль
- Кислород (O): (14,0 г / 16,00 г/моль) ≈ 0,875 моль
- Хлор (Cl): (27 г / 35,45 г/моль) ≈ 0,76 моль
Шаг 2: Теперь определим эмпирическую формулу, деля количество молей каждого элемента на наименьшее количество молей, которое можно найти:
Наименьшее количество молей (0,76 моль) принимается за 1, и другие моли делятся на него:
- Углерод (C): (4,58 моль / 0,76 моль) ≈ 6
- Водород (H): (3,96 моль / 0,76 моль) ≈ 5
- Кислород (O): (0,875 моль / 0,76 моль) ≈ 1
- Хлор (Cl): (0,76 моль / 0,76 моль) = 1
Теперь мы имеем эмпирическую формулу: C6H5OCl.
Шаг 3: Для определения молекулярной формулы нам нужно узнать, сколько раз повторяется эта эмпирическая формула в молекуле данного вещества. Для этого используем информацию о молярной массе этой молекулы.
Молярная масса C6H5OCl:
(6 * 12,01 г/моль) + (5 * 1,01 г/моль) + (1 * 16,00 г/моль) + (1 * 35,45 г/моль) ≈ 181,52 г/моль
Теперь сравним это значение с массой данного вещества и найдем, сколько раз эмпирическая формула умножается, чтобы получить массу вещества:
Масса вещества: 181,52 г/моль (молярная масса) * n (количество эмпирических формул) = масса вещества.
Допустим, масса вещества составляет 181,52 г. Тогда:
181,52 г/моль * n = 181,52 г
n = 1
Таким образом, молекулярная формула данного вещества также C6H5OCl.
Шаг 4: Чтобы создать уравнение реакции его синтеза, нужно знать, какие вещества и реакции приводят к образованию этого соединения. Без дополнительных данных невозможно составить точное уравнение синтеза.
Шаг 5: Чтобы обсудить возможные источники попадания этого вещества в водную среду, нужно провести дополнительные исследования и анализировать окружающие условия и источники загрязнения воды.