дано:
- предельно допустимая концентрация хлора: c_cl2 = 0,030 мг/м³ = 0,000030 г/м³
- размеры классной комнаты: длина = 8,0 м, ширина = 5,0 м, высота = 3,5 м
найти:
1. объём классной комнаты (V_room)
2. объём хлора (V_cl2) необходимый для достижения ПДК
3. массу оксида марганца(IV) (MnO2) для получения хлора
4. массу соляной кислоты (HCl) необходимую для реакции
решение:
1. Найдём объём классной комнаты:
V_room = длина * ширина * высота = 8,0 м * 5,0 м * 3,5 м = 140 м³.
2. Рассчитаем объём хлора, который должен выделиться для достижения ПДК:
V_cl2 = c_cl2 * V_room = 0,000030 г/м³ * 140 м³ = 0,0042 г = 4,2 мг.
3. Для расчёта массы оксида марганца(IV) нам нужна реакция его взаимодействия с соляной кислотой:
MnO2 + 4 HCl → Cl2 + MnCl2 + 2 H2O.
Из уравнения видно, что 1 моль MnO2 даёт 1 моль Cl2. Теперь рассчитаем молекулярные массы:
M_cl2 = 2 * M_Cl = 2 * 35,5 г/моль = 71 г/моль.
M_MnO2 = M_Mn + 2 * M_O = 54,94 г/моль + 2 * 16 г/моль = 86,94 г/моль.
Теперь найдём количество хлора:
n_cl2 = m_cl2 / M_cl2 = 0,0042 г / 71 г/моль ≈ 0,0000591 моль.
И, соответственно, количество оксида марганца:
n_mno2 = n_cl2 = 0,0000591 моль.
m_mno2 = n_mno2 * M_MnO2 = 0,0000591 моль * 86,94 г/моль ≈ 0,00514 г = 5,14 мг.
4. Теперь найдем массу соляной кислоты, необходимую для реакции. Из уравнения видно, что на 1 моль Cl2 требуется 4 моль HCl. Масса HCl рассчитывается как:
M_HCl = 36,46 г/моль.
Количество HCl:
n_hcl = 4 * n_cl2 = 4 * 0,0000591 моль ≈ 0,0002364 моль.
Теперь масса HCl:
m_hcl = n_hcl * M_HCl = 0,0002364 моль * 36,46 г/моль ≈ 0,00863 г = 8,63 мг.
ответ:
Для достижения предельно допустимой концентрации хлора в воздухе классной комнаты необходимо выделить 4,2 мг хлора. Для этого потребуется около 5,14 мг оксида марганца(IV) и 8,63 мг соляной кислоты.