Номер 4.24, страница 63, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

4.24*. Вычислите, могут ли полностью вступить в реакцию 2,5 л водорода и 1,5 л хлора (н. у.) и какой объем продукта реакции получится при этом.

Дано:

$V(H_2) = 2,5 \text{ л}$

$V(Cl_2) = 1,5 \text{ л}$

Условия нормальные (н. у.)

Найти:

1. Могут ли $H_2$ и $Cl_2$ полностью вступить в реакцию?

2. $V(\text{продукта}) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции между водородом и хлором. Продуктом реакции является хлороводород ($HCl$).

$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$

2. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, при постоянных температуре и давлении объемы реагирующих газов и газообразных продуктов реакции относятся как небольшие целые числа, равные коэффициентам в уравнении реакции. В данном случае все вещества — газы, и условия нормальные.

Из уравнения реакции видно, что стехиометрическое соотношение объемов водорода и хлора составляет:

$\frac{V(H_2)}{V(Cl_2)} = \frac{1}{1}$

3. Проверим, соответствует ли данное в задаче соотношение объемов стехиометрическому:

$\frac{2,5 \text{ л}}{1,5 \text{ л}} \approx 1,67$

Поскольку $1,67 \neq 1$, газы взяты не в стехиометрическом соотношении. Это означает, что они не могут прореагировать полностью. Один из реагентов будет в избытке, а другой — в недостатке (полностью прореагирует и будет лимитировать количество продукта).

Чтобы прореагировало 1,5 л хлора, требуется 1,5 л водорода (согласно соотношению 1:1). Поскольку дано 2,5 л водорода, он находится в избытке. Хлор находится в недостатке.

4. Расчет объема продукта реакции (хлороводорода) необходимо вести по реагенту, находящемуся в недостатке, то есть по хлору.

Из уравнения реакции соотношение объемов хлора и хлороводорода равно:

$\frac{V(Cl_2)}{V(HCl)} = \frac{1}{2}$

Отсюда можем выразить объем хлороводорода:

$V(HCl) = 2 \cdot V(Cl_2)$

Подставим известные значения:

$V(HCl) = 2 \cdot 1,5 \text{ л} = 3,0 \text{ л}$

Ответ: Водород и хлор не могут полностью вступить в реакцию, так как они находятся не в стехиометрическом соотношении 1:1. Хлор находится в недостатке и прореагирует полностью. При этом образуется 3,0 л хлороводорода.