Определите объем равновесной реакционной смеси, полученной из 2 литров газа H2, если константа равновесия реакции

Skvoz_Podzemelya

44

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать закон Генри, который связывает концентрацию газа в растворе и его давление.

В начальном состоянии у нас имеется 2 литра газа H2. По закону идеального газа, мы можем установить, что объем газа равен его молярному объему, который при нормальных условиях составляет 22,4 литра/моль.

Таким образом, у нас имеется $\frac{2\text{л}}{22,4\text{л/моль}}$ моль газа H2.

Зная начальное количество молей реагента, мы можем использовать равенство моль-газа: 1 моль газа H2 = 2 моль HCl.

Таким образом, $2\text{моль}\cdot \frac{1\text{моль HCl}}{2\text{моль H2}}$ моль HCl.

Далее, мы знаем, что константа равновесия реакции образования HCl при данной температуре равна $K$.

Формула для константы равновесия:
$$K=\frac{[\text{{HCl}}]}{[\text{{H2}}]}$$

Где [HCl] и [H2] - концентрации газов HCl и H2 соответственно. Концентрация выражается в молях на литр.

По определению равновесия, концентрация H2 и HCl становится одинаковой при равновесии. Поэтому, для равновесной смеси, мы можем записать:
$\text{{[HCl]}}=\text{{[H2]}}$.

Из этого следует, что:
$\text{{[HCl]}}=\frac{2}{V}$ (1)

где V - объем равновесной реакционной смеси, который мы и пытаемся найти.

Заметим также, что концентрация HCl равна их количеству молей, деленному на общий объем V:
$\text{{[HCl]}}=\frac{\text{{количество молей HCl}}}{V}$ (2)

Теперь мы можем сравнить выражения (1) и (2) и получить равенство:
$\frac{2}{V}=\frac{\text{{количество молей HCl}}}{V}$

Упрощая это равенство, получаем:
2 = количество молей HCl

Таким образом, количество молей HCl, полученных в равновесной реакционной смеси, составляет 2 моля.

Используя формулу $n=\frac{m}{M}$, где n - количество молей, m - масса вещества, M - молярная масса вещества, мы можем выразить массу HCl.

Молярная масса HCl составляет 36,461 г/моль. Поэтому масса HCl равна:
$m=n\cdot M=2\text{моль}\cdot 36,461\text{г/моль}$

Подставив значения и произведя вычисления, получаем:
$m=72,922\text{г}$

Таким образом, масса равновесной реакционной смеси HCl составляет 72,922 г.

Обратите внимание, что в данной задаче мы нигде не использовали значение константы равновесия. Это связано с тем, что мы не знаем температуру, при которой проводится реакция. Если бы мы знали температуру, мы смогли бы использовать константу равновесия для более точного расчета, но в данном случае, без этой информации, мы можем найти только количество молей и массу HCl.