Номер 104, страница 30 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

104. При взаимодействии хлора $Cl_2$ и водорода $H_2$ образуется хлороводород $HCl$. Рассчитайте максимальную массу хлороводорода, который можно получить, если для реакции взять водород массой 3,00 г.

Дано:

$m(\text{H}_2) = 3,00 \text{ г}$

Перевод в систему СИ:
$m(\text{H}_2) = 0,003 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{HCl}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия водорода с хлором с образованием хлороводорода. В условии сказано, что необходимо рассчитать максимальную массу продукта. Это означает, что один из реагентов (хлор) находится в избытке, а другой (водород) реагирует полностью, являясь лимитирующим реагентом. Расчет будем вести по водороду.
Уравнение реакции:
$ \text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl} $

2. Для стехиометрических расчетов необходимо найти молярные массы веществ, участвующих в расчете. Используем округленные значения относительных атомных масс: $ Ar(\text{H}) = 1 $; $ Ar(\text{Cl}) = 35,5 $. Расчеты удобнее проводить в граммах и граммах на моль.
Молярная масса молекулярного водорода ($ \text{H}_2 $):
$ M(\text{H}_2) = 2 \cdot Ar(\text{H}) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль} $
Молярная масса хлороводорода ($ \text{HCl} $):
$ M(\text{HCl}) = Ar(\text{H}) + Ar(\text{Cl}) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль} $

3. Найдем количество вещества (в молях) водорода, содержащееся в 3,00 г, по формуле $ n = \frac{m}{M} $:
$ n(\text{H}_2) = \frac{m(\text{H}_2)}{M(\text{H}_2)} = \frac{3,00 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 1,5 \text{ моль} $

4. Используя уравнение реакции, определим количество вещества хлороводорода, которое образуется. Согласно стехиометрическим коэффициентам, из 1 моль $ \text{H}_2 $ образуется 2 моль $ \text{HCl} $. Следовательно, количество вещества $ \text{HCl} $ будет в два раза больше, чем количество вещества $ \text{H}_2 $.
$ \frac{n(\text{H}_2)}{1} = \frac{n(\text{HCl})}{2} \Rightarrow n(\text{HCl}) = 2 \cdot n(\text{H}_2) $
$ n(\text{HCl}) = 2 \cdot 1,5 \text{ моль} = 3,0 \text{ моль} $

5. Рассчитаем массу образовавшегося хлороводорода, зная его количество вещества и молярную массу, по формуле $ m = n \cdot M $:
$ m(\text{HCl}) = n(\text{HCl}) \cdot M(\text{HCl}) = 3,0 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = 109,5 \text{ г} $

Ответ: максимальная масса хлороводорода, который можно получить, составляет 109,5 г.