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.