Номер 822, страница 144 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

822. Хлор какого максимального объёма (н. у.) может быть получен при электролизе раствора массой 750 г с массовой долей хлорида натрия, равной 18,0 %?

Дано:

$m_{раствора}(\text{NaCl}) = 750 \text{ г}$

$\omega(\text{NaCl}) = 18.0 \% = 0.18$

$m_{раствора}(\text{NaCl}) = 0.75 \text{ кг}$

Найти:

$V(\text{Cl}_2) \text{ (н. у.)} - ?$

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение реакции электролиза водного раствора хлорида натрия:

$2\text{NaCl} + 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{электролиз} 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow + \text{Cl}_2\uparrow$

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль хлорида натрия образуется 1 моль газообразного хлора. Таким образом, стехиометрическое соотношение количеств веществ:

$n(\text{Cl}_2) = \frac{1}{2} n(\text{NaCl})$

2. Рассчитаем массу чистого хлорида натрия в исходном растворе, используя формулу для массовой доли вещества:

$m(\text{NaCl}) = \omega(\text{NaCl}) \cdot m_{раствора}$

$m(\text{NaCl}) = 0.18 \cdot 750 \text{ г} = 135 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу хлорида натрия ($M(\text{NaCl})$) для дальнейших расчетов:

$M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl}) = 23.0 \text{ г/моль} + 35.5 \text{ г/моль} = 58.5 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) хлорида натрия, вступившего в реакцию:

$n(\text{NaCl}) = \frac{m(\text{NaCl})}{M(\text{NaCl})}$

$n(\text{NaCl}) = \frac{135 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} \approx 2.3077 \text{ моль}$

5. Используя соотношение из пункта 1, определим количество вещества хлора, которое может образоваться:

$n(\text{Cl}_2) = \frac{1}{2} \cdot n(\text{NaCl}) = \frac{1}{2} \cdot 2.3077 \text{ моль} \approx 1.15385 \text{ моль}$

6. Зная количество вещества хлора, найдем его максимальный объем при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа ($V_m$) при н. у. является константой и составляет 22.4 л/моль.

$V(\text{Cl}_2) = n(\text{Cl}_2) \cdot V_m$

$V(\text{Cl}_2) = 1.15385 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 25.85 \text{ л}$

Округляем полученный результат с учетом точности исходных данных (3 значащие цифры).

Ответ: максимальный объем хлора, который может быть получен, составляет 25,8 л.