Условие задачи

Через 10%-й раствор иодида натрия массой 150 г пропустили порцию хлора объемом 224 мл (н. у.). Рассчитайте массу образовавшегося иода.

Решение

Дисциплина задачи – химия, а именно стехиометрия химических реакций. Ниже приводится подробное решение.

Условие. Имеется 150 г 10%-го раствора иодида натрия (NaI). Это означает, что по массе в растворе содержится 10 % иодида натрия, то есть масса NaI равна

m(NaI) = 0,10 × 150 г = 15 г.

Реакция между хлором (Cl₂) и иодидом натрия протекает по уравнению:

Cl₂ + 2 NaI → I₂ + 2 NaCl.

Определим, что является лимитирующим реагентом. Для этого сначала найдем количество вещества NaI.

1. Определение количества вещества NaI.

Молярная масса NaI примерно равна 150 г/моль (Na ≈ 23 г/моль, I ≈ 127 г/моль).

n(NaI) = 15 г / 150 г/моль = 0,1 моль.

По уравнению реакции для полного превращения 0,1 моль NaI необходимо

n(Cl₂)_требуемое = 0,1 моль / 2 = 0,05 моль.

2. Определим количество вещества хлора (Cl₂).

Объём хлора приведён в нормальных условиях (н. у.). При нормальных условиях 1 моль газа занимает объём 22,4 л (или 22400 мл). Дано:

V(Cl₂) = 224 мл.

Тогда

n(Cl₂) = 224 мл / 22400 мл/моль = 0,01 моль.

Сравнивая, видим, что имеем только 0,01 моль Cl₂, а для полного превращения имеющегося NaI необходимо 0,05 моль Cl₂. Следовательно, хлор является лимитирующим реагентом.

3. Определяем количество образующегося йода (I₂).

По уравнению реакции отношение хлор : йод равно 1 : 1, то есть из 1 моль Cl₂ получается 1 моль I₂. Тогда

n(I₂) = n(Cl₂) = 0,01 моль.

4. Рассчитаем массу I₂.

Молярная масса I₂ примерно равна 254 г/моль (127 г/моль × 2).

m(I₂) = n(I₂) × M(I₂) = 0,01 моль × 254 г/моль = 2,54 г.

Ответ. Масса образовавшегося йода составляет около 2,54 г.