Какой состав газовой смеси (в объемных процентах) и какое количество хлороводорода (w(HCl)) содержится в растворе

Глория

27

Чтобы решить эту задачу, мы должны сначала определить количество хлороводорода, образовавшегося в реакции.
Сначала найдем количество вещества гидрогена и хлора, используя их молярные массы. Молярная масса водорода составляет около 1 г/моль, а хлора - около 35,5 г/моль.

Масса водорода:
\[м(H_2) = 6 \, \text{г} \times \frac{1 \, \text{моль}}{2 \, \text{г}} = 3 \, \text{моль}\]

Масса хлора:
\[м(Cl_2) = 142 \, \text{г} \times \frac{1 \, \text{моль}}{35,5 \, \text{г}} = 4 \, \text{моль}\]

Так как хлор и гидроген реагируют в соотношении 1:1, то количество молей хлороводорода будет равно 3 молям.

Масса хлороводорода:
\[м(HCl) = 3 \, \text{моль} \times \frac{36,5 \, \text{г}}{1 \, \text{моль}} = 109,5 \, \text{г}\]

Теперь рассмотрим раствор хлороводорода, растворенного в 854 см³ воды. Чтобы определить состав газовой смеси в объемных процентах, используем следующую формулу:

\[\%\text{V} = \frac{\text{объемная доля вещества}}{\text{сумма объемных долей всех веществ}} \times 100\]

Объемный процент хлороводорода (\%\text{V}(HCl)) в растворе можно выразить следующим образом:

\[\%\text{V}(HCl) = \frac{v(HCl)}{v(HCl) + v(\text{вода})} \times 100\]

Так как хлороводород полностью растворен в воде, объем хлороводорода (\(v(HCl)\)) равен объему раствора. По условию задачи, объем равен 854 см³.

Используя формулу, вычислим объемный процент хлороводорода:

\[\%\text{V}(HCl) = \frac{854 \, \text{см³}}{854 \, \text{см³} + 854 \, \text{см³}} \times 100 = 50\% \]

Теперь можем определить состав газовой смеси в объемных процентах. Так как реакция синтеза хлороводорода проходит без образования других газов, объемный процент хлороводорода равен 50%, а объемный процент оставшейся газовой смеси, состоящей из азота (\(N_2\)) и кислорода (\(O_2\)), будет равен 50%.

Итак, состав газовой смеси в объемных процентах: 50% хлороводорода и 50% других газов (азота и кислорода).

Также задано, что газовую смесь сместили и подожгли. Поскольку хлороводород – это горючий газ, его можно сжигать. При сжигании хлороводорода он реагирует с кислородом, образуя воду и хлор.

Выступая в качестве преподавателя, я могу дать студентам задание на выравнивание этого химического уравнения.

\[HCl + O_2 \rightarrow H_2O + Cl_2\]

Теперь ученик может решить уравнение с помощью метода "подстановок и балансировки":

Сначала подставим коэффициенты водорода (H2) следующим образом:

\[HCl + O_2 \rightarrow 2H_2O + Cl_2\]

Теперь элементарные составляющие на обеих сторонах уравнения сбалансированы, так как количество атомов каждого элемента одинаково.
Таким образом, после смешивания и поджигания газовой смеси, внутри системы будут присутствовать вода, хлороводородный газ и хлор.