дано:
- Общий объем смеси водорода и хлора V_общ = 31,36 л (н. у.)
- Объем непрореагировавшего хлора V_нпр = 4,48 л (н. у.)
найти:
- Массовую долю водорода в исходной смеси
решение:
1. Запишем уравнение реакции между водородом и хлором:
H2 + Cl2 -> 2 HCl
2. Пусть объем водорода в исходной смеси равен V_H2, а объем хлора равен V_Cl2.
В реакции 1 моль водорода реагирует с 1 моль хлора, следовательно, объемное соотношение водорода и хлора тоже 1:1.
3. Обозначим объем водорода в исходной смеси как V_H2 и объем хлора как V_Cl2. Мы знаем, что:
V_H2 + V_Cl2 = 31,36 л
4. После реакции объем хлора уменьшится, и остаток хлора равен 4,48 л. Значит, объем хлора, который среагировал, равен V_Cl2 - 4,48 л.
5. По уравнению реакции, объем водорода, который среагировал, равен тому же объему, что и объем хлора, который среагировал:
V_H2 - (V_Cl2 - 4,48) = 0
V_H2 = V_Cl2 - 4,48
6. Подставим V_H2 = V_Cl2 - 4,48 в уравнение V_H2 + V_Cl2 = 31,36:
(V_Cl2 - 4,48) + V_Cl2 = 31,36
2 * V_Cl2 - 4,48 = 31,36
2 * V_Cl2 = 31,36 + 4,48
2 * V_Cl2 = 35,84
V_Cl2 = 35,84 / 2
V_Cl2 = 17,92 л
7. Найдем объем водорода:
V_H2 = V_Cl2 - 4,48
V_H2 = 17,92 - 4,48
V_H2 = 13,44 л
8. Определим массовую долю водорода. Для этого нужно найти массу водорода и массу хлора в смеси. Используем молекулярные массы: водород (H2) = 2 г/моль и хлор (Cl2) = 71 г/моль.
Масса водорода = V_H2 * 2 г/л = 13,44 * 2 = 26,88 г
Масса хлора = V_Cl2 * 71 г/л = 17,92 * 71 = 1271,52 г
9. Общая масса смеси:
Общая масса = Масса водорода + Масса хлора
Общая масса = 26,88 + 1271,52 = 1298,4 г
10. Массовая доля водорода:
Массовая доля водорода = Масса водорода / Общая масса
Массовая доля водорода = 26,88 / 1298,4 ≈ 0,0207
В процентах: Массовая доля водорода = 0,0207 * 100% ≈ 2,07%
ответ:
Массовая доля водорода в исходной смеси составляет примерно 2,07%.