Какой будет объем хлороводородной кислоты с концентрацией 32% (плотность 1,16 г/мл), который можно получить

Ариана

52

Чтобы решить эту задачу, мы сначала должны установить химическое уравнение реакции между водородом и хлором, а затем использовать эти данные, чтобы определить количество получаемой хлороводородной кислоты.

Химическое уравнение реакции между водородом и хлором выглядит следующим образом:

\[H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl\]

Это уравнение говорит нам, что 1 молекула водорода соединяется с 1 молекулой хлора, чтобы образовать 2 молекулы хлороводородной кислоты.

Теперь давайте рассчитаем количество вещества, представленное в 280 литрах водорода и хлора. Мы можем использовать уравнение идеального газа, которое можно записать как:

\[PV = nRT\]

где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л⋅атм/(моль⋅К)), T - температура в кельвинах.

Предположим, что мы находимся при нормальных условиях (0°C или 273 К, 1 атм), поэтому у нас есть все необходимые данные для выполнения расчетов.

Для водорода количество вещества (n) можно рассчитать следующим образом:

\[\text{n водорода} = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{1 \cdot 280}{0,0821 \cdot 273} \approx 10,57 \text{ моль}\]

Аналогично, для хлора:

\[\text{n хлора} = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{1 \cdot 280}{0,0821 \cdot 273} \approx 10,57 \text{ моль}\]

Таким образом, у нас есть одинаковое количество вещества водорода и хлора. По уравнению реакции, чтобы получить 2 молекулы хлороводородной кислоты, нам понадобится 1 молекула водорода и 1 молекула хлора.

Следовательно, количество хлороводородной кислоты, которое мы можем получить, равно количество вещества хлора или водорода, так как они являются ограничивающим реагентом. Обозначим это значение как n HCl.

\[n HCl = \text{n водорода} = \text{n хлора} \approx 10,57 \text{ моль}\]

Теперь мы можем рассчитать массу хлороводородной кислоты, используя ее молярную массу и количество вещества:

\[m = n \cdot M\]

где m - масса, n - количество вещества, M - молярная масса.

Молярная масса хлороводородной кислоты (HCl) равна 36,46 г/моль.

\[m HCl = n HCl \cdot M HCl = 10,57 \cdot 36,46 \approx 385,6 \text{ г}\]

Теперь нам нужно найти объем хлороводородной кислоты. Для этого мы должны знать плотность и объем.

Мы знаем, что плотность хлороводородной кислоты (HCl) равна 1,16 г/мл. Это означает, что в 1 миллилитре кислоты содержится 1,16 г.

Общий объем хлороводородной кислоты будет равен массе, поделенной на плотность:

\[V HCl = \dfrac{m HCl}{\text{плотность HCl}} = \dfrac{385,6}{1,16} \approx 332,41 \text{ мл}\]

Следовательно, объем хлороводородной кислоты с концентрацией 32%, полученной из 280 литров водорода и 280 литров хлора, составляет около 332,41 мл.