Дано:
- Масса бертолетовой соли (KClO3) = 9 г
- Масса соляной кислоты (HCl) = 590 г
- Концентрация HCl = 0,94 моль/л
- Плотность HCl = 1,015 г/см³
Найти:
- Объем хлора (Cl2), выделяющегося в ходе реакции
Реакция бертолетовой соли с соляной кислотой описывается уравнением:
2 KClO3 + 12 HCl → 2 KCl + 6 H2O + 3 Cl2
Решение:
1. Найдем количество вещества бертолетовой соли (KClO3):
Молекулярная масса KClO3 = 39 + 35.5 + 3*16 = 122.5 г/моль
Количество вещества KClO3 = масса / молекулярная масса
n(KClO3) = 9 г / 122.5 г/моль ≈ 0.073 моль
2. Найдем количество вещества соляной кислоты (HCl):
Плотность HCl = 1,015 г/см³ = 1015 г/л
Объем HCl = масса / плотность
Объем HCl = 590 г / 1015 г/л ≈ 0.581 л
Количество вещества HCl = концентрация * объем
n(HCl) = 0.94 моль/л * 0.581 л ≈ 0.546 моль
3. Определим, какая из реактивов является лимитирующим. Для этого используем стехиометрию реакции. Из уравнения видно, что для реакции 2 моль KClO3 требуется 12 моль HCl, то есть 1 моль KClO3 требует 6 моль HCl.
Для 0.073 моль KClO3 требуется:
0.073 моль KClO3 * 6 моль HCl / 1 моль KClO3 = 0.438 моль HCl
Поскольку у нас есть 0.546 моль HCl, а требуется только 0.438 моль, HCl не является лимитирующим реагентом, и реакция будет ограничена количеством KClO3.
4. Теперь определим объем хлора, который выделится. Из уравнения реакции видно, что 2 моль KClO3 дают 3 моль Cl2.
Количество моль Cl2 = 0.073 моль KClO3 * 3 моль Cl2 / 2 моль KClO3 = 0.1095 моль Cl2
Найдем объем Cl2 при стандартных условиях (0°C и 1 атм). При стандартных условиях 1 моль газа занимает 22.4 л.
Объем Cl2 = 0.1095 моль * 22.4 л/моль ≈ 2.46 л
Ответ:
- Объем хлора, выделяющегося в ходе реакции, составляет приблизительно 2.46 литра.