Решение будем проводить на основе реакции водного растворения хлористого газа, приводящей к образованию соляной кислоты (HCl) в растворе. При нормальных условиях Cl2 реагирует с водой по реакции:
Cl2 + H2O → HCl + HOCl
Из одного моля Cl2 образуется одна молекула HCl. Далее полученный HCl поместим в водный раствор, который будет 36,5% по массе HCl.
1) Найдём количество молей Cl2
- Объём хлора: 44,8 м³ = 44 800 L
- Молярный объём газа при нормальных условиях (20°C, 1 атм) примерно 24,0 L/моль
- n(Cl2) = 44 800 L / 24,0 L/моль = 1 866,7 моль
2) Моли HCl, образующиеся из Cl2
- По реакции 1 молекула Cl2 даёт 1 молекулу HCl, значит n(HCl) = 1 866,7 моль
3) Масса полученного HCl
- Молярная масса HCl: М(HCl) ≈ 36,46 г/моль
- m(HCl) = 1 866,7 моль × 36,46 г/моль ≈ 68 059 г ≈ 68,06 кг
4) Масса 36,5%-ного раствора HCl, содержащего эту массу HCl
- Массовая доля HCl в растворе: w(HCl) = 0,365
- m раствора = m(HCl) / w(HCl) ≈ 68,06 кг / 0,365 ≈ 186,5 кг
Итак, из 44,8 м³ хлора при нормальных условиях можно получить примерно 186 кг 36,5%-й соляной кислоты.
Замечания:
- В реальности при растворении Cl2 в воде образуются и HOCl; здесь мы исходим из условия получения в растворе максимально чистого HCl массой, соответствующей 36,5%-му раствору. При другой интерпретации условий (например, использование STP 0°C, 1 атм, или другой molar volume) ответ может незначительно измениться. Для STP (22,4 L/моль) результат был бы около 200 кг.
