Расчет массы хлорида натрия для получения хлороводорода
Какой объём хлороводорода (н. у.) нужно растворить в 200 мл воды, чтобы получить соляную кислоту с концентрацией 7,4 моль/л и плотностью 1,125 г/мл? Какую массу хлорида натрия необходимо взять для получения вычисленного объёма хлороводорода, если выход хлороводорода — 80%?
Дано
`V(H_2O) = 200 text{ мл}`
`C(HCl) = 7.4 text{ моль/л}`
`ρ(text{р-ра}) = 1.125 text{ г/мл}`
`η(HCl) = 80%`
Найти
`V(HCl) = text{ ?}`
`m(NaCl) = text{ ?}`
Решение
Пусть:
`n(HCl) = x`
Тогда масса хлороводорода:
`m(HCl) = n(HCl) * M(HCl) = 36.5*x text{ г}`
Масса полученного раствора:
`m(text{р-ра}) = m(H_2O) + m(HCl) = (200 + 36.5*x) text{ г}`
Объём раствора:
`V(text{р-ра}) = (m(text{р-ра}))/(ρ(text{р-ра})) = (200 + 36.5*x)/(1.125) text{ мл} = (200 + 36.5*x)/(1125) text{ л}`
По определению молярной концентрации:
`C(HCl) = (n(HCl)) / (V(text{р-ра}))`
`7.4 = x / ((200 + 36.5*x)/(1125))`
`7.4*(200 + 36.5*x) = 1125*x`
`x = 1.731 text{ моль}`
Объём хлороводорода при н.у.:
`V(HCl) = n(HCl) * V_m = 1.731 * 22.4 = 38.8 text{ л}`
Запишем уравнение реакции получения хлороводорода:
`NaCl + H_2SO_4 = NaHSO_4 + HCl text{↑}`
Найдем теоретическое количество хлороводорода:
`n_text{теор.}(HCl) = (100 * n(HCl)) / (η(HCl)) = (100 * 1.731) / 80 = 2.164 text{ моль}`
По уравнению реакции количество хлорида натрия равно теоретическому количеству хлороводорода:
`n(NaCl) = n_text{теор.}(HCl) = 2.164 text{ моль}`
Найдём массу хлорида натрия:
`m(NaCl) = n(NaCl) * M(NaCl) = 2.164 * 58.5 = 126.6 text{ г}`
Ответ
`V(HCl) = 38.8 text{ л}`
`m(NaCl) = 126.6 text{ г}`