Какова массовая доля хлороводорода в соляной кислоте, масса которой составляет 292 г, при обработке ее избытком

Radusha

14

Решение данной задачи начнем с определения количества выделившегося водорода при обработке соляной кислоты избытком алюминия.

Из условия задачи известно, что объем выделившегося водорода составляет 4,48 л (нормальные условия, н.у). Для дальнейших расчетов необходимо перевести объем водорода из литров в моль, используя пропорцию между объемом и количеством вещества:
\[V = n \cdot V_m,\]
где \(V\) - объем, \(n\) - количество вещества, \(V_m\) - молярный объем.

Молярный объем газа при н.у составляет 22,4 л/моль, поэтому:
\[n = \frac{V}{V_m} = \frac{4,48}{22,4} = 0,2 \, \text{моль}.\]

Далее, используя уравнение химической реакции между соляной кислотой (HCl) и алюминием (Al), определим соотношение между количеством вещества HCl и Al:
\[3 \, \text{HCl} + \text{Al} \rightarrow \text{AlCl}_3 + \frac{3}{2} \, \text{H}_2.\]

Из уравнения видно, что при каждом моле HCl взаимодействует 3 моля HCl, что в свою очередь приводит к выделению \(\frac{3}{2}\) молей водорода.
Таким образом, количество молей HCl равно количеству молей водорода:
\[n_{\text{HCl}} = n_{\text{H}_2} = 0,2 \, \text{моль}.\]

Теперь мы знаем количество молей HCl, но нам нужно найти массовую долю хлороводорода в соляной кислоте. Для этого нам понадобится молярная масса хлороводорода (HCl), которая равна сумме молярных масс элементов, входящих в его состав: массы водорода (H) и массы хлора (Cl).

Молярная масса водорода (H) равна 1 г/моль, а молярная масса хлора (Cl) равна 35,5 г/моль. Следовательно, молярная масса хлороводорода (HCl) будет равна \(1 \, \text{г/моль} + 35,5 \, \text{г/моль} = 36,5 \, \text{г/моль}\).

Теперь можем найти массу HCl при заданном количестве молей:
\[m_{\text{HCl}} = n_{\text{HCl}} \cdot M_{\text{HCl}} = 0,2 \, \text{моль} \cdot 36,5 \, \text{г/моль} = 7,3 \, \text{г}.\]

Таким образом, масса соляной кислоты составляет 292 г, а масса HCl равна 7,3 г.

Массовая доля хлороводорода (HCl) в соляной кислоте может быть найдена с использованием следующей формулы:
\[X_{\text{HCl}} = \frac{m_{\text{HCl}}}{m_{\text{общ}}} \cdot 100\%.\]

Где \(X_{\text{HCl}}\) - массовая доля HCl в процентах, \(m_{\text{HCl}}\) - масса HCl, а \(m_{\text{общ}}\) - общая масса соляной кислоты.
Подставим известные значения в формулу:
\[X_{\text{HCl}} = \frac{7,3 \, \text{г}}{292 \, \text{г}} \cdot 100\% = 2,5\%.\]

Таким образом, массовая доля хлороводорода (HCl) в соляной кислоте составляет 2,5%.