Номер 4.33, страница 64, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

4.33. Вычислите объем хлора (н. у.) и массу водорода, необходимых для получения 50 $м^3$ хлороводорода (н. у.).

Дано:

Объем хлороводорода $V(\text{HCl}) = 50 \text{ м}^3$

Условия нормальные (н. у.)

Объем $V(\text{HCl})$ уже дан в единицах СИ ($м^3$).

Молярный объем газа при н. у.: $V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 22.4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$.

Молярная масса водорода: $M(H_2) \approx 2.016 \text{ г/моль} = 2.016 \cdot 10^{-3} \text{ кг/моль}$.

Найти:

Объем хлора $V(\text{Cl}_2)$ — ?

Массу водорода $m(\text{H}_2)$ — ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции синтеза хлороводорода из простых веществ:

$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$

2. Так как все вещества в реакции являются газами, находящимися при одинаковых (нормальных) условиях, то согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, их объемы соотносятся как стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции:

$V(H_2) : V(Cl_2) : V(HCl) = 1 : 1 : 2$

Вычисление объема хлора (н. у.)

Из установленной пропорции находим объем хлора ($Cl_2$), необходимый для реакции:

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

$V(Cl_2) = \frac{1}{2} \cdot 50 \text{ м}^3 = 25 \text{ м}^3$

Вычисление массы водорода

Сначала находим объем водорода ($H_2$), который также следует из пропорции:

$\frac{V(H_2)}{V(HCl)} = \frac{1}{2} \implies V(H_2) = \frac{1}{2} V(HCl)$

$V(H_2) = \frac{1}{2} \cdot 50 \text{ м}^3 = 25 \text{ м}^3$

Далее вычисляем количество вещества (число молей) водорода по формуле $n = V/V_m$:

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{25 \text{ м}^3}{22.4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}} \approx 1116.07 \text{ моль}$

Наконец, вычисляем массу водорода по формуле $m = n \cdot M$:

$m(H_2) = n(H_2) \cdot M(H_2) = 1116.07 \text{ моль} \cdot 2.016 \cdot 10^{-3} \text{ кг/моль} \approx 2.25 \text{ кг}$

Ответ: для получения 50 м³ хлороводорода необходимо 25 м³ хлора (н. у.) и ≈2.25 кг водорода.