Номер 106, страница 204 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.106. Через суспензию 25,4 г иода в 100 г воды пропустили 2,24 л (н. у.) сероводорода. Найдите массовую долю иодоводородной кислоты в растворе.

Дано:

$m(I_2) = 25,4$ г

$m(H_2O) = 100$ г

$V(H_2S) = 2,24$ л (н. у.)

Найти:

$\omega(HI)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции между иодом и сероводородом. В этой реакции иод выступает в роли окислителя, а сероводород — в роли восстановителя. Продуктами реакции являются иодоводородная кислота и элементарная сера, которая выпадает в осадок.

$I_2 + H_2S \rightarrow 2HI + S\downarrow$

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов.

Молярная масса иода $M(I_2) = 2 \cdot 127 = 254$ г/моль.

Количество вещества иода:

$n(I_2) = \frac{m(I_2)}{M(I_2)} = \frac{25,4 \text{ г}}{254 \text{ г/моль}} = 0,1$ моль.

При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

Количество вещества сероводорода:

$n(H_2S) = \frac{V(H_2S)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1$ моль.

3. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, $I_2$ и $H_2S$ реагируют в стехиометрическом соотношении $1:1$. Поскольку мы имеем по 0,1 моль каждого реагента, они прореагируют полностью, без остатка.

4. Вычислим массу образовавшейся иодоводородной кислоты ($HI$).

По уравнению реакции, из 1 моль $I_2$ образуется 2 моль $HI$. Следовательно, количество вещества $HI$ равно:

$n(HI) = 2 \cdot n(I_2) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2$ моль.

Молярная масса иодоводорода $M(HI) = 1 + 127 = 128$ г/моль.

Масса образовавшегося $HI$:

$m(HI) = n(HI) \cdot M(HI) = 0,2 \text{ моль} \cdot 128 \text{ г/моль} = 25,6$ г.

5. Рассчитаем массу конечного раствора. Масса раствора будет равна сумме масс всех исходных компонентов (воды и иода) и массы поглощенного газа ($H_2S$) за вычетом массы продукта, который покинул раствор (осадок серы).

Найдем массу вступившего в реакцию сероводорода:

$M(H_2S) = 2 \cdot 1 + 32 = 34$ г/моль.

$m(H_2S) = n(H_2S) \cdot M(H_2S) = 0,1 \text{ моль} \cdot 34 \text{ г/моль} = 3,4$ г.

Найдем массу выпавшей в осадок серы ($S$):

По уравнению реакции $n(S) = n(I_2) = 0,1$ моль.

$M(S) = 32$ г/моль.

$m(S) = n(S) \cdot M(S) = 0,1 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 3,2$ г.

Масса конечного раствора:

$m_{раствора} = m(H_2O) + m(I_2) + m(H_2S) - m(S)$

$m_{раствора} = 100 \text{ г} + 25,4 \text{ г} + 3,4 \text{ г} - 3,2 \text{ г} = 125,6$ г.

6. Найдем массовую долю иодоводородной кислоты в полученном растворе.

$\omega(HI) = \frac{m(HI)}{m_{раствора}} \cdot 100\%$

$\omega(HI) = \frac{25,6 \text{ г}}{125,6 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 20,38\%$

Ответ: массовая доля иодоводородной кислоты в растворе составляет 20,38 %.