Условие задачи
Через раствор иодида калия пропустили 100 мл газовой смеси (н. у.), предназначенной для синтеза хлороводорода. В результате выделилось 0,508 г иода. Каков был состав газовой смеси в процентах (по объёму)?
Решение
Данная задача относится к разделу аналитической химии, а именно к определению состава газовой смеси по химическому анализу с помощью реакции окисления йодидов (I–) хлором (Cl₂). Для определения содержания хлора в смеси используют реакцию:
Cl₂ + 2 KI → I₂ + 2 KCl
Из этой реакции видно, что 1 моль Cl₂ приводит к образованию 1 моля I₂.
Нам дано, что при пропускании 100 мл (0,100 л) газовой смеси (при нормальных условиях, где один моль газа занимает 22,4 л) через раствор йодида калия выделилось 0,508 г иода (I₂).
Решим задачу по шагам.
─────────────────────────────
1. Определим число молей I₂, выделившегося в результате реакции.
Молярная масса I₂ ≈ 2 × 127 = 254 г/моль
Число молей I₂ = масса / молярная масса = 0,508 г / 254 г/моль ≈ 0,00200 моль
─────────────────────────────
2. По стехиометрии реакции число молей Cl₂, вступивших в реакцию, равно числу молей I₂.
Следовательно, n(Cl₂) = 0,00200 моль
─────────────────────────────
3. Определим общее число молей газа в 100 мл смеси при нормальных условиях.
При нормальных условиях (0 °C, 1 атм) один моль газа занимает 22,4 л.
n(общ.) = V / 22,4 = 0,100 л / 22,4 л/моль ≈ 0,004464 моль
─────────────────────────────
4. Определим объемную долю Cl₂ (так как при одинаковых условиях объем ∝ числу молей).
Объёмная (или молярная) доля Cl₂ = (n(Cl₂) / n(общ.)) × 100 %
= (0,00200 моль / 0,004464 моль) × 100 % ≈ 44,8 %
─────────────────────────────
5. Если газовая смесь предназначена для синтеза хлороводорода (HCl), то обычно это смесь Cl₂ и H₂, при этом только хлор (Cl₂) реагирует с йодидами. Значит, в смеси по объёму:
Cl₂ ≈ 44,8 %,
а оставшиеся 100 % – 44,8 % = 55,2 % – составляют другой компонент (вероятнее всего водород, H₂).
─────────────────────────────
Ответ: Состав газовой смеси по объёму составляет примерно 44,8 % хлора (Cl₂) и 55,2 % водорода (H₂).