Номер 110, страница 31 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

110. В сосуд поместили смесь хлора $Cl_2$ и водорода $H_2$, массы которых соответственно равны 142 г и 4,00 г. Определите массу $HCl$, образовавшегося в результате реакции.

Дано:

$m(Cl_2) = 142 \text{ г}$
$m(H_2) = 4.00 \text{ г}$

Поскольку все расчеты будут производиться в граммах и молях, перевод в систему СИ (килограммы) не требуется.

Найти:

$m(HCl) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции синтеза хлороводорода из водорода и хлора:

$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$

Из этого уравнения следует, что 1 моль молекулярного водорода ($H_2$) реагирует с 1 моль молекулярного хлора ($Cl_2$) с образованием 2 моль хлороводорода ($HCl$).

2. Чтобы определить, какой из реагентов прореагирует полностью, а какой находится в избытке (или если они находятся в стехиометрическом соотношении), необходимо рассчитать количество вещества (в молях) для каждого из исходных веществ. Для этого используем формулу $\nu = \frac{m}{M}$, где $m$ - масса вещества, а $M$ - его молярная масса.

Молярная масса водорода ($M(H_2)$) равна $2 \times 1.00 \text{ г/моль} = 2.00 \text{ г/моль}$.
Молярная масса хлора ($M(Cl_2)$) равна $2 \times 35.5 \text{ г/моль} = 71.0 \text{ г/моль}$.

Рассчитаем количество вещества водорода:

$\nu(H_2) = \frac{m(H_2)}{M(H_2)} = \frac{4.00 \text{ г}}{2.00 \text{ г/моль}} = 2.00 \text{ моль}$

Рассчитаем количество вещества хлора:

$\nu(Cl_2) = \frac{m(Cl_2)}{M(Cl_2)} = \frac{142 \text{ г}}{71.0 \text{ г/моль}} = 2.00 \text{ моль}$

3. Сравним полученные количества веществ. Согласно уравнению реакции, водород и хлор реагируют в мольном соотношении 1:1. Поскольку мы имеем 2.00 моль водорода и 2.00 моль хлора, реагенты находятся в идеальном стехиометрическом соотношении. Это означает, что оба вещества прореагируют полностью, не оставив избытка.

4. Теперь рассчитаем количество вещества образовавшегося хлороводорода ($HCl$). Согласно уравнению реакции, из 1 моль $H_2$ (или $Cl_2$) образуется 2 моль $HCl$. Следовательно, из 2.00 моль реагентов образуется:

$\nu(HCl) = 2 \times \nu(H_2) = 2 \times 2.00 \text{ моль} = 4.00 \text{ моль}$

5. Наконец, найдем массу образовавшегося хлороводорода, используя формулу $m = \nu \times M$.

Молярная масса хлороводорода ($M(HCl)$) равна $1.0 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$.

Вычислим массу $HCl$:

$m(HCl) = \nu(HCl) \times M(HCl) = 4.00 \text{ моль} \times 36.5 \text{ г/моль} = 146 \text{ г}$

Расчет можно проверить с помощью закона сохранения массы: общая масса продуктов реакции должна быть равна общей массе исходных реагентов.

$m_{реагентов} = m(H_2) + m(Cl_2) = 4.00 \text{ г} + 142 \text{ г} = 146 \text{ г}$

$m_{продуктов} = m(HCl) = 146 \text{ г}$

Массы совпадают, что подтверждает правильность решения.

Ответ: масса образовавшегося HCl равна 146 г.