Вопрос школьника
Сколько миллилитров хлорида фосфора(III) (р (РСl3) = 1,574 г/мл, tкип (РСl3) = 76 °С) получится при сжигании 2 моль фосфора в 70 л хлора?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение реакции сгорания фосфора в хлоре:
P4 + 6Cl2 → 4PCl3
Из уравнения видно, что на каждый моль фосфора приходится 4 моля хлора, что означает, что для сжигания 2 моль фосфора необходимо 8 молей хлора.
Объем 8 молей хлора можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа:
V = nRT/P
где V — объем газа, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах, P — давление.
При комнатной температуре (около 25 °C) и давлении 1 атмосферы (101325 Па) объем 8 молей хлора составляет:
V = 8 * 8,31 * 298 / 101325 = 0,190 м3 = 190 л
Таким образом, для сжигания 2 моль фосфора необходимо 190 л хлора.
Масса хлора можно рассчитать по его плотности:
m = V * p
где m — масса, V — объем, p — плотность.
Плотность хлора при комнатной температуре и давлении 1 атмосферы составляет около 3,2 г/л. Поэтому масса 190 л хлора равна:
m = 190 * 3,2 = 608 г
Согласно уравнению реакции, на каждый моль фосфора приходится 4 моля хлорида фосфора(III). Таким образом, при сжигании 2 моль фосфора получится 8 молей хлорида фосфора(III).
Масса 8 молей хлорида фосфора(III) равна:
m = n * M
где m — масса, n — количество вещества, M — молярная масса.
Молярная масса хлорида фосфора(III) равна:
M = M(P) + 3 * M(Cl) = 31 + 3 * 35,5 = 137 г/моль
Таким образом, масса 8 молей хлорида фосфора(III) равна:
m = 8 * 137 = 1096 г
Объем 1096 г хлорида фосфора(III) можно рассчитать по его плотности:
V = m / p
где V — объем, m — масса, p — плотность.
Плотность хлорида фосфора(III) равна 1,574 г/мл. Поэтому объем 1096 г хлорида фосфора(III) равен:
V = 1096 / 1,574 = 696 мл
Таким образом, при сжигании 2 моль фосфора в 70 л хлора получится 696 мл хлорида фосфора(III).
