Gázelegyes feladatnál elakadtam, egy kis segítség?(kémia)

A moláris tömeget tudod, amiből kiszámítható annak összetétele - ugyanis csak két komponensed van.

M(e)=x*M(HCl)+(1-x)*M(H2)

M(e) - az elegy moláris tömege (15,7992 g/mol)

x - a HCl aránya a termék elegyben

Kirendezve:

x=(M(e)-M(H2))/(M(HCl)-M(H2))=0,4

Vagyis a termékelegy 40%-a HCl, 60%-a maradvány H2.

Innentől nehezedik a helyzet, ugyanis összefüggést kell találni a termék anyagmennyiségek és a reakcióegyenlet segítségével a kiinduló elegyre.

Reakcióegyenlet:

a H2 + b Cl2 -> 2b HCl + c H2

Tudjuk, hogy x=2b/(2b+c)

Átrendezve c-re: c=2b*(1-x)/x

Visszahelyettesítve az egyenletbe:

a H2 + b Cl2 -> 2b HCl + 2b*(1-x)/x H2

Ezek anyagmennyiségek, amelyekre nem írható fel egzakt egyenletrendszer (változhat a mólok száma a reakció során). A tömegek viszont állandók (ami tömeg reakcióra lett vezetve, annyi lesz a termék tömege is), azaz:

m(H2)+m(Cl2)=m(HCl)+m'(H2)

m' - a visszamaradó hidrogén tömege, hogy megkülönböztethető legyen a kiinduló H2-tömegtől

Ha visszahelyettesítjük az anyagmennyiségi együtthatóinkat, a következőt kapjuk:

a*M(H2)+b*M(Cl2)=2b*M(HCl)+2b*(1-x)/x*M(H2)

Amire ki kell rendezni, az az "a/b" értéke lesz. Definiáljuk a következőképp:

λ=a/b

λ - a teljes kiindulási hidrogén anyagmmennyiség és a reakcióhoz szükséges hidrogén anyagmennyiségének aránya

Kirendezve a fentebbi egyenletet:

λ=a/b=(2*(M(HCl)+(1-x)/x*M(H2))-M(Cl2))/M(H2)

Felmerül a kérdés, hogy valójában mire is kérdez rá a feladat. Nem arra, hogy hányszorosa volt a kiinduló H2-anyagmennyiség az eredetinek, hanem hogy hány százalék felesleg volt a szükségesen felül hozzáadva. Ezt a következőképp definiálhatjuk:

λ'=λ-1

λ' - a feleslegben adott hidrogén aránya

A "-1" jellemzi a reakcióban elhasznált anyagmennyiséget (100%-ot)

A végeredmény pedig λ'=3, vagyis 300%.

A meglátás jó, a válasz egyszerű:

Ha a termék elegy 100%-ban HCl-t tartalmaz csak (nincs felesleg egyik komponensből sem), akkor az átlagos moláris tömeg 36,5 g/mol lesz (ez a HCl moláris tömege). Ha a klór van feleslegben amelynek moláris tömege 71 g/mol, akkor az átlagos moláris tömeg 36,5 g/mol-nál nagyobb. Ha ennél alacsonyabb, akkor a hidrogén a másik komponens a maga 2 g/mol-os értékével.

Mivel 15,7992 g/mol < 36,5 g/mol, így csakis hidrogén lehet jelen a HCl mellett.