Номер 40, страница 54 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 6. Галогены и их соединения - номер 40, страница 54.

Условие.

40. Сосуд с 200 г хлорной воды выдержали на прямом солнечном свету и собрали выделившийся газ, объём которого при нормальных условиях составил 0,18 л. Определите состав хлорной воды (массовую долю хлора).

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{раствора}(Cl_2) = 200$ г

$V_{газа} = 0,18$ л (н.у.)

Найти:

$\omega(Cl_2)$ - ?

Решение:

Хлорная вода – это раствор хлора в воде. При растворении хлор обратимо реагирует с водой с образованием соляной и хлорноватистой кислот:

$Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons HCl + HClO$

Хлорноватистая кислота ($HClO$) является неустойчивым соединением и под действием прямого солнечного света разлагается с выделением газообразного кислорода:

$2HClO \xrightarrow{h\nu} 2HCl + O_2 \uparrow$

Таким образом, газ, который выделился при выдерживании хлорной воды на свету, – это кислород ($O_2$).

Чтобы определить количество исходного хлора, можно записать суммарное уравнение процесса. Для этого первое уравнение умножим на 2 и сложим со вторым. В результате разложения $HClO$ равновесие первой реакции смещается вправо до полного расходования хлора.

Суммарное уравнение реакции разложения хлорной воды на свету:

$2Cl_2 + 2H_2O \xrightarrow{h\nu} 4HCl + O_2 \uparrow$

1. Рассчитаем количество вещества (моль) выделившегося кислорода, зная его объем при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем газа при н.у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m} = \frac{0,18 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,008036 \text{ моль}$

2. Используя суммарное уравнение реакции, найдем количество вещества хлора, которое было растворено в воде. Из уравнения видно, что на 1 моль выделившегося кислорода приходится 2 моль исходного хлора.

$n(Cl_2) = 2 \cdot n(O_2) = 2 \cdot 0,008036 \text{ моль} \approx 0,01607 \text{ моль}$

3. Вычислим массу хлора, содержавшуюся в исходном растворе. Молярная масса хлора $M(Cl_2)$ равна:

$M(Cl_2) = 2 \cdot 35,5 = 71$ г/моль

$m(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot M(Cl_2) = 0,01607 \text{ моль} \cdot 71 \text{ г/моль} \approx 1,141$ г

4. Теперь определим массовую долю хлора в исходной хлорной воде.

$\omega(Cl_2) = \frac{m(Cl_2)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{1,141 \text{ г}}{200 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,57\%$

Ответ: массовая доля хлора в исходной хлорной воде составляла 0,57%.