Номер 796, страница 131 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

796. Какую массу водорода необходимо взять для получения хлороводорода массой 200 кг?

Дано:

Масса хлороводорода $m(\text{HCl}) = 200$ кг

В системе СИ масса измеряется в килограммах. Для удобства расчетов с большими массами будем использовать производные единицы: киломоль (кмоль) и молярную массу в кг/кмоль.

Найти:

Массу водорода $m(\text{H}_2)$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции синтеза хлороводорода из простых веществ — водорода и хлора: $$ \text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl} $$

2. Рассчитаем молярные массы реагента (водорода) и продукта (хлороводорода). Для этого используем значения относительных атомных масс: $A_r(\text{H}) = 1$, $A_r(\text{Cl}) = 35.5$.

Молярная масса водорода ($\text{H}_2$): $M(\text{H}_2) = 2 \cdot A_r(\text{H}) = 2 \cdot 1 = 2$ кг/кмоль.

Молярная масса хлороводорода ($\text{HCl}$): $M(\text{HCl}) = A_r(\text{H}) + A_r(\text{Cl}) = 1 + 35.5 = 36.5$ кг/кмоль.

3. Найдем количество вещества (в киломолях) хлороводорода, масса которого составляет 200 кг: $$ n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} = \frac{200 \text{ кг}}{36.5 \text{ кг/кмоль}} \approx 5.4795 \text{ кмоль} $$

4. По уравнению реакции видно, что из 1 моль водорода ($\text{H}_2$) образуется 2 моль хлороводорода ($\text{HCl}$). Это означает, что количество вещества водорода, вступившего в реакцию, в два раза меньше количества вещества образовавшегося хлороводорода. $$ n(\text{H}_2) = \frac{n(\text{HCl})}{2} = \frac{5.4795 \text{ кмоль}}{2} \approx 2.73975 \text{ кмоль} $$

5. Зная количество вещества водорода, вычислим его массу: $$ m(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot M(\text{H}_2) = 2.73975 \text{ кмоль} \cdot 2 \frac{\text{кг}}{\text{кмоль}} \approx 5.48 \text{ кг} $$

Ответ: для получения 200 кг хлороводорода необходимо взять 5,48 кг водорода.