Question

Одним из промышленных способов получения хлора является процесс Дикона. Данный способ получения основан на использовании хлороводорода, являющегося побочным продуктом некоторых производств. Хлороводород окисляют атмосферным кислородом при 400 °С в присутствии катализатора (хлорида меди(II)) согласно схеме:
НС1 + О2 -> Н2О + С12.
Рассчитайте, хлороводород какой минимальной массой, содержащий 7,50 % по массе примесей, необходим для получения хлора массой 6,00 т.

Answer 1

дано (в СИ):  
масса хлора (Cl2) = 6,00 т = 6000 кг = 6000000 г  
доля примесей в хлороводороде (HCl) = 7,50 %  

найти: минимальная масса хлороводорода, необходимая для получения указанной массы хлора

решение:  
1. Найдем количество моль хлора, которое необходимо получить:  
молярная масса Cl2 = 35,5 г/моль * 2 = 71,0 г/моль.  
количество моль Cl2 = масса Cl2 / молярная масса Cl2  
= 6000000 г / 71,0 г/моль ≈ 84507,04 моль.

2. По уравнению реакции:  
2HCl + O2 -> 2H2O + Cl2.  
Из уравнения видно, что 2 моль HCl дают 1 моль Cl2.  
Следовательно, для получения 84507,04 моль Cl2 потребуется:  
количество моль HCl = 2 * количество моль Cl2  
= 2 * 84507,04 моль = 169014,08 моль.

3. Теперь определим массу чистого хлороводорода, необходимую для получения этого количества моль.  
молярная масса HCl = 1,0 г/моль + 35,5 г/моль = 36,5 г/моль.  
масса HCl = количество моль HCl * молярная масса HCl  
= 169014,08 моль * 36,5 г/моль ≈ 6170704,92 г ≈ 6170,70 кг.

4. Учитывая наличие примесей, найдем массу хлороводорода с примесями.  
Обозначим массу хлороводорода с примесями как M. Масса чистого HCl составляет 92,5 % от массы M (100 % - 7,5 % = 92,5 %).  
0,925M = 6170,70 кг.  
Масса хлороводорода с примесями:  
M = 6170,70 кг / 0,925 ≈ 6665,68 кг.

ответ:  
необходимая минимальная масса хлороводорода составляет примерно 6665,68 кг.