Сколько литров хлора (н.у) реагирует с 14 г железа? Какое количество молей и атомов хлора содержится в этом объеме

Timka

28

Чтобы решить эту задачу, необходимо использовать химические уравнения и молярные массы веществ. Давайте начнем!

1. Найдем молярную массу хлора (Cl). Молярная масса - это масса одного моля вещества. В периодической таблице хлору соответствует атомный массовый номер 35,45 г/моль.

2. Теперь найдем количество молей железа (Fe), которое реагирует с хлором, используя его молярную массу. Молярная масса железа равна 55,85 г/моль.

Чтобы найти количество молей, мы используем формулу:

\[ \text{количество молей} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} \]

В данном случае, количество молей железа будет:

\[ \text{количество молей железа} = \frac{14 \, \text{г}}{55,85 \, \text{г/моль}} \]

После подстановки чисел в формулу, получаем:

\[ \text{количество молей железа} \approx 0,250 \, \text{моль} \]

3. Так как хлор и железо взаимодействуют по молям 1:1, теперь мы знаем, что количество молей хлора будет также равно 0,250 моль.

4. Теперь давайте найдем объем хлора, соответствующий количеству молей 0,250 моль. Для этого нам понадобятся условия нормальных условий (н.у) - температура 0°C и давление 1 атм.

Воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[ V = \frac{{n \cdot R \cdot T}}{{P}} \]

Где:
V - объем газа в литрах (L),
n - количество молей (mol),
R - универсальная газовая постоянная, равная приблизительно 0,0821 Л·атм/(моль·К),
T - температура в Кельвинах (K),
P - давление в атмосферах (атм).

Подставим известные значения:

\[ V = \frac{{0,250 \, \text{моль} \cdot 0,0821 \, \text{Л·атм/(моль·К)} \cdot 273,15 \, \text{К}}}{{1 \, \text{атм}}} \]

Выполняя вычисления, получаем:

\[ V \approx 5,72 \, \text{л} \]

Таким образом, 0,250 моль хлора (н.у) реагирует с 14 г железа, что соответствует объему хлора около 5,72 литров (н.у).

5. Наконец, найдем количество молей и атомов хлора, которое содержится в данном объеме хлора. Так как мы знаем, что объем составляет 5,72 литра (н.у), мы можем использовать формулу:

\[ \text{количество молей} = \frac{\text{объем}}{\text{объем 1 моля}} \]

Зная, что 1 моль газа занимает объем 22,4 литра (н.у), мы можем найти количество молей хлора:

\[ \text{количество молей хлора} = \frac{5,72 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \]

Выполняя вычисления, получаем:

\[ \text{количество молей хлора} \approx 0,255 \, \text{моль} \]

6. Чтобы найти количество атомов хлора, содержащихся в этом объеме хлора, воспользуемся числом Авогадро (6,02214076 x 10^23 атома/моль). Умножим количество молей хлора на число Авогадро:

\[ \text{количество атомов хлора} = \text{количество молей хлора} \times 6,02214076 \times 10^{23} \]

Подставив значение, получаем:

\[ \text{количество атомов хлора} \approx 0,255 \, \text{моль} \times 6,02214076 \times 10^{23} \]

После выполнения вычислений, получаем:

\[ \text{количество атомов хлора} \approx 1,54 \times 10^{23} \, \text{атома} \]

Итак, чтобы решить данную задачу:
- 0,250 моль хлора (н.у) реагирует с 14 г железа;
- В этом объеме хлора содержится примерно 0,255 моль хлора и 1,54 x 10^23 атома хлора.