Какова плотность газовой смеси, полученной после обработки смеси бариевого сульфида и бариевого фосфида соляной

Letuchiy_Piranya

9

Для решения данной задачи необходимо знать некоторые химические свойства веществ и применить соответствующие формулы.

Шаг 1: Выяснение химической реакции

Сначала определим химическую реакцию между бариевым сульфидом (BaS) и бариевым фосфидом (Ba3P2) с соляной кислотой (HCl). Зная, что соляная кислота реагирует с основаниями, такими как бариевые соединения, образуется бариевый хлорид (BaCl2) и соответствующий газ. Реакция можно представить следующим образом:

BaS + HCl -> BaCl2 + H2S (Реакция 1)

Ba3P2 + 6HCl -> 3BaCl2 + 2PH3 (Реакция 2)

Шаг 2: Расчет молярной массы

Поскольку нам дано вещественное количество, необходимо перейти к расчету количества вещества, воспользовавшись молярной массой. Молярная масса (M) - это масса одного моля вещества. Для каждого вещества используем следующие молярные массы:

BaS: 137.33 г/моль
Ba3P2: 601.92 г/моль
HCl: 36.46 г/моль
BaCl2: 208.23 г/моль
H2S: 34.08 г/моль
PH3: 33.997 г/моль

Шаг 3: Расчет коэффициентов реакции

Поскольку мы знаем, что образуется равное количество бариевых хлоридов в каждой реакции, рассчитаем стехиометрические коэффициенты для каждой реакции.

PrepareChemicalReaction(Reactants:{BaS}, Products:{BaCl2, H2S})
PrepareChemicalReaction(Reactants:{Ba3P2}, Products:{BaCl2, PH3})

Получаем следующие стехиометрические коэффициенты:

Реакция 1 (BaS + HCl -> BaCl2 + H2S):
BaS: 1 моль
HCl: 2 моль
BaCl2: 1 моль
H2S: 1 моль

Реакция 2 (Ba3P2 + 6HCl -> 3BaCl2 + 2PH3):
Ba3P2: 1 моль
HCl: 6 моль
BaCl2: 3 моль
PH3: 2 моль

Шаг 4: Расчет количества вещества

Теперь мы можем рассчитать количество вещества для каждого исходного соединения. Для этого нам понадобится знать массу каждого исходного соединения.

Допустим, у нас есть 10 г бариевого сульфида (BaS) и 15 г бариевого фосфида (Ba3P2).

Посчитаем количество вещества каждого соединения, используя формулу:

n = m/M

где n - количество вещества (в молях), m - масса вещества (в граммах), M - молярная масса вещества (в г/моль).

Для BaS:
n_BaS = 10 г / 137.33 г/моль = 0.0727 моль

Для Ba3P2:
n_Ba3P2 = 15 г / 601.92 г/моль = 0.0249 моль

Шаг 5: Расчет количества вещества итоговых продуктов

Используя стехиометрические коэффициенты из реакций 1 и 2, мы можем рассчитать количество вещества итоговых продуктов.

Для BaCl2 в реакции 1:
n_BaCl2_1 = 0.0727 моль

Для H2S в реакции 1:
n_H2S_1 = 0.0727 моль

Для BaCl2 в реакции 2:
n_BaCl2_2 = 3 * 0.0249 моль = 0.0747 моль

Для PH3 в реакции 2:
n_PH3_2 = 2 * 0.0249 моль = 0.0498 моль

Шаг 6: Расчет общего количества вещества

Теперь мы можем рассчитать общее количество вещества (в молях) для итоговой газовой смеси, скомбинировав результаты реакций 1 и 2.

n_total = n_BaCl2_1 + n_H2S_1 + n_BaCl2_2 + n_PH3_2

n_total = 0.0727 моль + 0.0727 моль + 0.0747 моль + 0.0498 моль

n_total = 0.2699 моль

Шаг 7: Расчет плотности газовой смеси

Наконец, мы можем рассчитать плотность газовой смеси с использованием идеального газового закона:

PV = nRT

где P - давление (в Па), V - объем (в м^3), n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)), T - температура (в К).

Поскольку смесь находится при нормальном давлении (101325 Па) и мы знаем, что объем газа изменился до -20 °C (или 253.15 К), мы можем использовать эти значения:

P = 101325 Па
T = 253.15 К

Также, поскольку смесь двух газов, воспользуемся смесью их плотностей:

ρ_total = (ρ_H2S * n_H2S + ρ_PH3 * n_PH3) / n_total

где ρ_total - плотность газовой смеси, ρ_H2S - плотность H2S, ρ_PH3 - плотность PH3.

Используя известные значения плотностей газов:

ρ_H2S = 1.99 г/л
ρ_PH3 = 1.30 г/л

найдем плотность газовой смеси:

ρ_total = (1.99 г/л * 0.0727 моль + 1.30 г/л * 0.0498 моль) / 0.2699 моль

Проводим вычисления и получаем итоговое значение:

ρ_total ≈ 1.48 г/л

Таким образом, плотность газовой смеси, полученной после обработки смеси бариевого сульфида и бариевого фосфида соляной кислотой и ее последующего охлаждения до -20 °C при нормальном давлении, составляет около 1.48 г/л.