Какой объем газа был получен при реакции 5 литров фтора с 3.6 грамма воды, если практический выход газа составил 80%?

Chernyshka

32

Для решения данной задачи, нам необходимо учитывать стехиометрическое соотношение между реактантами и применить практический выход газа.

Дано:
Объем фтора (Вфл) = 5 л
Масса воды (мв) = 3.6 г
Практический выход газа (Вых) = 80% = 0.8 (в десятичной форме)

Сначала найдем количество вещества фтора (моль фтора), зная его объем и условия стандартных условиях (температура 0°C и давление 1 атм):

nфл = Вфл / Vмол
где nфл - количество вещества фтора (моль),
Вфл - объем фтора (литры),
Vмол - молярный объем (л/моль) при стандартных условиях (Vмол ≈ 22.4 л).

nфл = 5 л / 22.4 л/моль ≈ 0.223 моль

Теперь, найдем количество вещества газообразного водорода, которое может образоваться при реакции данного количества фтора, используя стехиометрическое соотношение реакции:

2F2 + 2H2O → 4HF + O2

Согласно уравнению, одна моль фтора (F2) реагирует с двумя молями воды (H2O) для формирования четырех молей гидрофторида (HF) и одной моли кислорода (O2). Значит, одна моль фтора приводит к образованию двух молей гидрофторида.

mоль HF = 2 * nфл = 2 * 0.223 ≈ 0.446 моль

Теперь рассчитаем массу гидрофторида (HF), который образуется из данного количества фтора, зная его молярную массу:

mгидрофторида = mоль HF * Mмоль HF
где mгидрофторида - масса гидрофторида (г),
моль HF - количество молей гидрофторида (моль),
Mмоль HF - молярная масса гидрофторида (г/моль).

Молярная масса гидрофторида (Mмоль HF) ≈ 20 г/моль.

mгидрофторида = 0.446 моль * 20 г/моль ≈ 8.92 г

Так как практический выход газа составил 80%, то объем газа (Вгаз) можно выразить через массу гидрофторида, используя соотношение:

Вгаз = (Вых * mгидрофторида) / плотность газа
где Вгаз - объем газа (л),
Вых - практический выход газа,
mгидрофторида - масса гидрофторида (г),
плотность газа - плотность газа при стандартных условиях.

Плотность газа (плотность HF) составляет примерно 1.13 г/л.

Вгаз = (0.8 * 8.92 г) / 1.13 г/л
Вгаз ≈ 6.32 л

Таким образом, объем газа, полученного при реакции 5 литров фтора с 3.6 грамма воды, при практическом выходе газа 80%, составляет примерно 6.32 литра.