Смесь газов объемом 1л, состоящую из хлора, водорода и хлороводорода, пропустили через раствор йодида калия. При этом выделилось 2.5г йода, а объем оставшегося газа составил 500мл. Определите объемные доли веществ в исходной смеси.
Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать основные принципы химических реакций и законы газовой стехиометрии.
1. Составим уравнение реакции:
Cl2 + 2H2 → 2HCl + I2
В данном случае, хлор (Cl2) реагирует с водородом (H2), образуя хлороводород (HCl) и йод (I2).
2. В задаче указано, что в результате реакции выделилось 2.5 г йода и объем оставшегося газа составил 500 мл. Эти данные нам понадобятся для определения объемных долей веществ.
3. Рассчитаем количество веществ в реакции:
2HCl → 1I2
Масса йода (I2) равна 2.5 г, следовательно, масса хлороводорода (HCl) равна 2.5 г.
Количество веществ (мол) хлороводорода (HCl) можно рассчитать, зная его молярную массу (36.5 г/моль) и массу хлороводорода (2.5 г):
n(HCl) = масса(HCl) / молярная_масса(HCl) = 2.5 г / 36.5 г/моль ≈ 0.07 моль
Исходя из уравнения реакции, 2 мола хлороводорода (HCl) образуют 1 моль йода (I2):
2HCl → 1I2
Таким образом, количество веществ (мол) йода (I2) равно половине количества веществ хлороводорода (HCl):
n(I2) = 1/2 * n(HCl) = 1/2 * 0.07 моль = 0.035 моль
Теперь мы знаем количество веществ йода (I2) и объем оставшегося газа (H2Cl), что позволяет нам рассчитать их концентрацию:
концентрация(H2Cl) = n(H2Cl) / V(H2Cl) = 0.035 моль / 0.5 л = 0.07 моль/л
Таким образом, объемная доля хлороводорода (HCl) в исходной смеси составляет 0.07 моль/л.
4. Чтобы определить объемную долю хлора (Cl2) и водорода (H2), рассмотрим стехиометрию реакции:
Cl2 + 2H2 → 2HCl + I2
Из уравнения следует, что для каждой молекулы хлора (Cl2) требуется две молекулы водорода (H2). Поэтому отношение объемов водорода и хлора в исходной смеси равно:
V(H2) : V(Cl2) = 2 : 1
Так как объем оставшегося газа (500 мл) составляет половину исходного объема смеси (1 л), то объемная доля хлора (Cl2) также должна быть равна половине объема оставшегося газа:
объемная_доля(Cl2) = 0.5 * 1 л / 0.5 л = 1 л
Аналогично, объемная доля водорода (H2) также равна половине объема оставшегося газа:
объемная_доля(H2) = 0.5 * 1 л / 0.5 л = 1 л
Таким образом, объемные доли веществ в исходной смеси следующие:
объемная_доля(Cl2) = 1 л
объемная_доля(H2) = 1 л
объемная_доля(HCl) = 0.07 моль/л
Это пошаговое решение задачи, которое объясняет каждый шаг с подробными обоснованиями и пояснениями.
1. Составим уравнение реакции:
Cl2 + 2H2 → 2HCl + I2
В данном случае, хлор (Cl2) реагирует с водородом (H2), образуя хлороводород (HCl) и йод (I2).
2. В задаче указано, что в результате реакции выделилось 2.5 г йода и объем оставшегося газа составил 500 мл. Эти данные нам понадобятся для определения объемных долей веществ.
3. Рассчитаем количество веществ в реакции:
2HCl → 1I2
Масса йода (I2) равна 2.5 г, следовательно, масса хлороводорода (HCl) равна 2.5 г.
Количество веществ (мол) хлороводорода (HCl) можно рассчитать, зная его молярную массу (36.5 г/моль) и массу хлороводорода (2.5 г):
n(HCl) = масса(HCl) / молярная_масса(HCl) = 2.5 г / 36.5 г/моль ≈ 0.07 моль
Исходя из уравнения реакции, 2 мола хлороводорода (HCl) образуют 1 моль йода (I2):
2HCl → 1I2
Таким образом, количество веществ (мол) йода (I2) равно половине количества веществ хлороводорода (HCl):
n(I2) = 1/2 * n(HCl) = 1/2 * 0.07 моль = 0.035 моль
Теперь мы знаем количество веществ йода (I2) и объем оставшегося газа (H2Cl), что позволяет нам рассчитать их концентрацию:
концентрация(H2Cl) = n(H2Cl) / V(H2Cl) = 0.035 моль / 0.5 л = 0.07 моль/л
Таким образом, объемная доля хлороводорода (HCl) в исходной смеси составляет 0.07 моль/л.
4. Чтобы определить объемную долю хлора (Cl2) и водорода (H2), рассмотрим стехиометрию реакции:
Cl2 + 2H2 → 2HCl + I2
Из уравнения следует, что для каждой молекулы хлора (Cl2) требуется две молекулы водорода (H2). Поэтому отношение объемов водорода и хлора в исходной смеси равно:
V(H2) : V(Cl2) = 2 : 1
Так как объем оставшегося газа (500 мл) составляет половину исходного объема смеси (1 л), то объемная доля хлора (Cl2) также должна быть равна половине объема оставшегося газа:
объемная_доля(Cl2) = 0.5 * 1 л / 0.5 л = 1 л
Аналогично, объемная доля водорода (H2) также равна половине объема оставшегося газа:
объемная_доля(H2) = 0.5 * 1 л / 0.5 л = 1 л
Таким образом, объемные доли веществ в исходной смеси следующие:
объемная_доля(Cl2) = 1 л
объемная_доля(H2) = 1 л
объемная_доля(HCl) = 0.07 моль/л
Это пошаговое решение задачи, которое объясняет каждый шаг с подробными обоснованиями и пояснениями.