В закрытом сосуде смешали при нормальных условиях 10,0 л водорода и 5,0 л хлора. Смесь взорвали. Какой объём хлороводорода получился?
Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения массы и уравнением реакции между водородом (H₂) и хлором (Cl₂) для получения хлороводорода (HCl).
Уравнение реакции выглядит следующим образом:
\[ \text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2 \text{HCl} \]
Сначала определим, сколько моль каждого газа у нас есть:
- Объем водорода (H₂) = 10,0 л.
- Объем хлора (Cl₂) = 5,0 л.
При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 л. Таким образом, можем рассчитать количество молей каждого газа:
Моли H₂:
\[ n(\text{H}_2) = \frac{10,0 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,446 \, \text{моля} \]Моли Cl₂:
\[ n(\text{Cl}_2) = \frac{5,0 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,223 \, \text{моля} \]
Теперь определим, какой газ является лимитирующим (т.е. какой закончится первым). Из уравнения видно, что 1 моль H₂ реагирует с 1 моль Cl₂, чтобы получить 2 моль HCl. Следовательно:
- Для 0,223 моль Cl₂ потребуется 0,223 моль H₂, чтобы полностью прореагировать.
Поскольку у нас больше водорода (0,446 моль), именно хлор (Cl₂) будет лимитирующим реагентом.
Теперь, учитывая, что 1 моль Cl₂ дает 2 моль HCl, можем рассчитать количество получившегося HCl:
- Количество HCl:
\[ 0,223 \, \text{моля Cl}_2 \times 2 = 0,446 \, \text{моля HCl} \]
Теперь определим объем получившегося хлороводорода (HCl) при нормальных условиях:
- Объем HCl:
\[ V(\text{HCl}) = n(\text{HCl}) \times 22,4 \, \text{л/моль} = 0,446 \, \text{моля} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 10,0 \, \text{л} \]
Таким образом, объем получившегося хлороводорода составляет примерно 10,0 литров.
