Химия

Напишем уравнения реакций, протекающих при поджигании исходной смеси газов:

$H_{2} + Cl_{2} = 2HCl$; (1)
$2H_{2} + O_{2} = 2H_{2}O$. (2)

Рассчитаем количество вещества водорода, кислорода и хлора в исходной смеси:

$n(H_{2}) = \frac{8 г}{2 г/моль} = 4 моль$;
$n(O_{2}) = \frac{48 г}{32 г/моль} = 1,5 моль$;
$n(Cl_{2}) = \frac{3,5 г}{71 г/моль} = 0,05 моль$.

Найдем массы образовавшихся веществ:

$n(HCl) = 2n(Cl_{2}) = 0,1 моль$;
$m(HCl) = 0,1 моль \cdot 36,5 г/моль = 3,65 г$;
$n(H_{2}O) = 2n(O_{2}) = 3 моль$;
$m(H_{2}O) = 3 моль \cdot 18 г/моль = 54 г$.

Образовавшийся хлороводород растворится в воде и образуется раствор:

$m(р-ра) = 3,65 г + 54 г = 57,65 г$;
$w(HCl) = \frac{3,65 г}{57,65 г} = 0,0633 (NULL,33 \text{ % })$.

Найдем количество вещества водорода, вступившего в реакции:

$n_{1}(H_{2}) = n(Cl_{2}) = 0,05 моль$;
$n_{2}(H_{2}) = 2n(O_{2}) = 3 моль$;
$n_{общ}(H_{2}) = 3 моль + 0,05 моль = 3,05 моль$.

Определим объем оставшегося водорода при н. у.:

$n_{ост}(H_{2}) = 4 моль - 3,05 моль = 0,95 моль$;
$V(H_{2}) = 0,95 моль \cdot 22,4 л/моль = 21,28 л$.

Плотность разбавленного раствора $HCl$ близка к плотности воды:, поэтому соляная кислота займет объем 57,65 мл. Определим объем, в котором будет находиться оставшийся водород:

$V_{ост}(H_{2}) = 2 л - 0,05765 л = 1,942 л$.

Давление в сосуде можно рассчитать по закону Бойля - Мариотта:

$pV = p_{1}V; p_{1} = \frac{21,28}{1,942} = 10,96$ (атм) (при $0^{ \circ } С$).
Ответ: $p = 10,96 атм$; $w (HCl) = 6,33 \text{ %}$.