Номер 873, страница 142 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

873. Через раствор йодида калия пропустили воздух объёмом (н. у.) $2,24 \text{ дм}^3$ с примесью хлора. В результате реакции образовался йод массой $0,120 \text{ г}$. Рассчитайте объёмную долю хлора в воздухе.

Дано:

$V_{воздуха} = 2,24 \text{ дм}^3$

$m(I_2) = 0,120 \text{ г}$

Найти:

$\phi(Cl_2) - ?$

Решение:

При пропускании воздуха с примесью хлора через раствор иодида калия протекает реакция замещения. Хлор, как более активный галоген, вытесняет йод из его соли. Остальные компоненты воздуха (азот, кислород и др.) в реакцию не вступают.

1. Запишем уравнение химической реакции:

$Cl_2 + 2KI \rightarrow 2KCl + I_2$

2. Рассчитаем количество вещества (число молей) образовавшегося йода ($I_2$). Для этого нам понадобится молярная масса йода. Атомная масса йода $A_r(I) = 126,9 \text{ г/моль}$.

Молярная масса молекулярного йода $I_2$:

$M(I_2) = 2 \times 126,9 \text{ г/моль} = 253,8 \text{ г/моль}$

Количество вещества йода:

$n(I_2) = \frac{m(I_2)}{M(I_2)} = \frac{0,120 \text{ г}}{253,8 \text{ г/моль}} \approx 0,0004728 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим количество вещества хлора ($Cl_2$), вступившего в реакцию. Соотношение молей хлора и йода составляет 1:1.

$n(Cl_2) : n(I_2) = 1:1$

Следовательно:

$n(Cl_2) = n(I_2) \approx 0,0004728 \text{ моль}$

4. Рассчитаем объём хлора, который прореагировал. Поскольку объём воздуха дан при нормальных условиях (н. у.), для расчёта объёма хлора используем молярный объём газа при н. у., который равен $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \times V_m = 0,0004728 \text{ моль} \times 22,4 \frac{\text{дм}^3}{\text{моль}} \approx 0,01059 \text{ дм}^3$

5. Теперь можно рассчитать объёмную долю хлора ($\phi$) в исходной газовой смеси (воздухе).

$\phi(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_{воздуха}} = \frac{0,01059 \text{ дм}^3}{2,24 \text{ дм}^3} \approx 0,004728$

Чтобы выразить объёмную долю в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\phi(Cl_2) = 0,004728 \times 100\% \approx 0,473\%$

Ответ: объёмная доля хлора в воздухе составляет 0,473%.