Номер 6, страница 153 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

6. Вычислите объём хлороводорода, который образуется при взаимодействии 150 л хлора с 200 л водорода. Какой газ взят в избытке? Вычислите объём, который займёт избыток этого газа.

Дано:

$V(Cl_2) = 150 \text{ л}$

$V(H_2) = 200 \text{ л}$

Перевод в СИ:

$V(Cl_2) = 150 \text{ л} = 150 \times 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.15 \text{ м}^3$

$V(H_2) = 200 \text{ л} = 200 \times 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.20 \text{ м}^3$

Найти:

$V(HCl) - ?$

Какой газ взят в избытке - ?

$V_{\text{избытка}} - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции синтеза хлороводорода из хлора и водорода:

$H_2(г) + Cl_2(г) \rightarrow 2HCl(г)$

2. Так как все участники реакции — газы, воспользуемся законом объемных отношений Гей-Люссака. Согласно этому закону, объемы реагирующих и образующихся газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) соотносятся как их стехиометрические коэффициенты. Из уравнения реакции следует:

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

3. Для дальнейших расчетов необходимо определить, какой из исходных газов находится в избытке, а какой — в недостатке. Согласно уравнению, водород и хлор должны реагировать в объемном соотношении 1:1. По условию дано 150 л хлора и 200 л водорода. Для реакции со 150 л хлора требуется 150 л водорода. Поскольку водорода взято 200 л, что больше необходимого, водород ($H_2$) находится в избытке. Хлор ($Cl_2$) находится в недостатке, и он прореагирует полностью. Все расчеты продукта реакции ведутся по веществу в недостатке.

Вычислите объём хлороводорода, который образуется при взаимодействии 150 л хлора с 200 л водорода.

Расчет объема хлороводорода ($HCl$) ведется по веществу в недостатке — хлору ($Cl_2$). Из соотношения объемов $V(Cl_2) : V(HCl) = 1 : 2$ следует, что объем образовавшегося хлороводорода будет в два раза больше объема прореагировавшего хлора.

$V(HCl) = 2 \times V(Cl_2) = 2 \times 150 \text{ л} = 300 \text{ л}$

Ответ: образуется 300 л хлороводорода.

Какой газ взят в избытке?

Как было определено ранее, для реакции со 150 л хлора требуется 150 л водорода. По условию было взято 200 л водорода. Так как $200 \text{ л} > 150 \text{ л}$, водород находится в избытке.

Ответ: в избытке взят водород ($H_2$).

Вычислите объём, который займёт избыток этого газа.

Объем избытка водорода равен разнице между его начальным объемом и объемом, который вступил в реакцию. Объем прореагировавшего водорода равен объему хлора, так как их соотношение 1:1.

$V_{\text{прореаг.}}(H_2) = V(Cl_2) = 150 \text{ л}$

$V_{\text{избытка}}(H_2) = V_{\text{исходный}}(H_2) - V_{\text{прореаг.}}(H_2) = 200 \text{ л} - 150 \text{ л} = 50 \text{ л}$

Ответ: объем избытка водорода составляет 50 л.