Номер 4, страница 194 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.4. При взаимодействии иода с хлором образуются оранжево-красные кристаллы, содержащие 45,6% хлора по массе. Запишите уравнение реакции.

Дано:

Продукт реакции йода с хлором - соединение IₓClᵧ.

Массовая доля хлора в продукте: $w(\text{Cl}) = 45,6\% = 0,456$.

Найти:

Уравнение реакции.

Решение:

1. Для того чтобы написать уравнение реакции, необходимо сначала установить формулу продукта. Обозначим ее как IₓClᵧ, где x и y - индексы, показывающие соотношение атомов йода и хлора в молекуле.

2. Так как соединение состоит только из йода и хлора, то массовая доля йода в нем составляет:

$w(\text{I}) = 100\% - w(\text{Cl}) = 100\% - 45,6\% = 54,4\%$

3. Соотношение индексов x и y в формуле соответствует соотношению количеств вещества (молей) атомов элементов в соединении:

$x : y = n(\text{I}) : n(\text{Cl})$

Количество вещества ($n$) можно найти по формуле $n = \frac{m}{M}$, где $m$ - масса, а $M$ - молярная масса. Для удобства расчета примем массу образца соединения за 100 г. Тогда массы хлора и йода в нем будут равны их массовым долям в граммах:

$m(\text{Cl}) = 45,6 \text{ г}$

$m(\text{I}) = 54,4 \text{ г}$

4. Молярные массы атомов йода и хлора равны:

$M(\text{I}) \approx 127 \text{ г/моль}$

$M(\text{Cl}) \approx 35,5 \text{ г/моль}$

5. Рассчитаем количество вещества каждого элемента:

$n(\text{I}) = \frac{m(\text{I})}{M(\text{I})} = \frac{54,4 \text{ г}}{127 \text{ г/моль}} \approx 0,428 \text{ моль}$

$n(\text{Cl}) = \frac{m(\text{Cl})}{M(\text{Cl})} = \frac{45,6 \text{ г}}{35,5 \text{ г/моль}} \approx 1,285 \text{ моль}$

6. Найдем соотношение $x : y$, разделив полученные количества вещества на наименьшее из них (0,428 моль):

$x : y = \frac{0,428}{0,428} : \frac{1,285}{0,428} = 1 : 3,002 \approx 1 : 3$

Следовательно, простейшая формула соединения — ICl₃ (трихлорид йода).

7. Теперь запишем уравнение реакции взаимодействия простых веществ — йода (I₂) и хлора (Cl₂):

I₂ + Cl₂ → ICl₃

Для того чтобы сбалансировать уравнение, поставим коэффициент 2 перед ICl₃, чтобы уравнять количество атомов йода:

I₂ + Cl₂ → 2ICl₃

Теперь в правой части 6 атомов хлора ($2 \cdot 3 = 6$), а в левой — 2. Поставим коэффициент 3 перед Cl₂:

I₂ + 3Cl₂ → 2ICl₃

Проверяем: слева 2 атома I и 6 атомов Cl; справа 2 атома I и 6 атомов Cl. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $I₂ + 3Cl₂ = 2ICl₃$.