Скільки об’єму хлору можна отримати з 100 кг хлороводню та 16 мл кисню за допомогою процесу Дікона?

Lesnoy_Duh

17

Задачу можно решить, используя так называемый процесс Диокона, который представляет собой окисление хлороводорода (HCl) кислородом (O2). Процесс Диокона выполняется в присутствии катализатора, обычно платины.

Сначала нужно определить уравнение реакции, которая происходит в процессе Диокона:
\[2HCl + O2 -> 2Cl2 + 2H2O\]

Теперь, чтобы решить задачу, нам необходимо найти количество хлора, которое можно получить из 100 кг хлороводорода и 16 мл кислорода.

Шаг 1: Найдем количество вещества хлороводорода, используя его молярную массу. Молярная масса HCl равна примерно 36,46 г/моль.

\[\text{Количество вещества HCl} = \frac{\text{Масса HCl}}{\text{Молярная масса HCl}} = \frac{100000 \, \text{г}}{36.46 \, \text{г/моль}}\]

Шаг 2: Теперь найдем количество вещества кислорода. Обратите внимание, что масса кислорода дана в миллилитрах, поэтому мы должны перевести ее в граммы, используя плотность кислорода, которая примерно равна 1,43 г/л.

\[\text{Масса кислорода} = 16 \, \text{мл} \times 1,43 \, \text{г/л} = 22.88 \, \text{г}\]
\[\text{Количество вещества O2} = \frac{\text{Масса O2}}{\text{Молярная масса O2}} = \frac{22.88 \, \text{г}}{32 \, \text{г/моль}}\]

Шаг 3: Для определения лимитирующего реагента (вещества, которое будет использовано полностью в реакции), сравним отношение коэффициентов перед реагентами в уравнении реакции:

\[\frac{\text{Количество вещества HCl}}{\text{Коэффициент перед HCl}} = \frac{\frac{100000 \, \text{г}}{36.46 \, \text{г/моль}}}{2} = \frac{2500 \, \text{моль}}{2}\]
\[\frac{\text{Количество вещества O2}}{\text{Коэффициент перед O2}} = \frac{\frac{22.88 \, \text{г}}{32 \, \text{г/моль}}}{1} = \frac{0.715 \, \text{моль}}{1}\]

Из приведенных данных видно, что в реакции хлороводород используется в два раза больше, чем кислород. Следовательно, кислород является лимитирующим реагентом.

Шаг 4: Теперь вычислим количество вещества хлора, которое можно получить из кислорода с использованием коэффициента перед хлором в уравнении реакции:

\[\text{Количество вещества Cl2} = 2 \times \frac{\text{Количество вещества O2}}{\text{Коэффициент перед Cl2}} = 2 \times \frac{0.715 \, \text{моль}}{2} = 0.715 \, \text{моль}\]

Шаг 5: Чтобы найти объем хлора, используем его молярный объем при стандартных условиях, который равен 22.4 л/моль:

\[\text{Объем Cl2} = \text{Количество вещества Cl2} \times \text{Молярный объем Cl2} = 0.715 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 16.016 \, \text{л}\]

Таким образом, из 100 кг хлороводорода и 16 мл кислорода с использованием процесса Диокона можно получить примерно 16.016 л хлора.