Какой объем хлора будет выделяться при реакции 174 граммов оксида марганца(IV) с концентрированной соляной кислотой

Plamennyy_Kapitan

32

Для решения этой задачи Нам необходимо следовать нескольким шагам:

Шаг 1: Найти количество хлора, образующегося в результате реакции.
Шаг 2: Рассчитать теоретическое количество хлора, которое должно образоваться.
Шаг 3: Вычислить процент выхода хлора от его теоретического значения.
Шаг 4: Найти объем хлора, используя процент выхода хлора.

Давайте начнем с первого шага:

Шаг 1: Найти количество хлора, образующегося в результате реакции.

У нас есть 174 грамма оксида марганца(IV). Чтобы найти количество хлора, которое образуется, мы должны сначала определить соотношение между хлором и оксидом марганца(IV) в уравнении реакции.

Уравнение реакции:
\[MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + 2H_2O + Cl_2\]

Из уравнения видно, что для каждой молекулы оксида марганца (IV) требуется 4 молекулы соляной кислоты, чтобы образовать 1 молекулу хлора.

Молярная масса оксида марганца(IV) равна 86 г/моль, следовательно, масса 174 грамма оксида марганца(IV) составляет:

\[
n = \frac{{174 \, \text{г}}}{{86 \, \text{г/моль}}} = 2 \, \text{моль оксида марганца(IV)}
\]

Так как соотношение между оксидом марганца(IV) и хлором равно 1:1 (1 моль оксида марганца(IV) образует 1 моль хлора), то количество хлора, образующегося в реакции, также равно 2 молям.

Шаг 2: Рассчитать теоретическое количество хлора, которое должно образоваться.

Теоретическое количество хлора можно рассчитать, зная суммарную молярную массу всех элементов в молекуле хлора:

M(H) = 1 г/моль
M(Cl) = 35,5 г/моль

Суммируя массы атомов в молекуле хлора получаем:

M(Cl_2) = 2M(Cl) = 2 * 35,5 г/моль = 71 г/моль

Так как у нас есть 2 моля хлора, общая масса хлора равна:

m = 2 моля * 71 г/моль = 142 г

Шаг 3: Вычислить процент выхода хлора от его теоретического значения.

Процент выхода хлора можно вычислить, используя формулу:

\[
\text{Процент выхода} = \frac{{\text{Масса образовавшегося хлора}}}{{\text{Теоретическая масса хлора}}} \times 100\%
\]

Подставим значения:

\[
\text{Процент выхода} = \frac{{142 \, \text{г}}}{{142 \, \text{г}}} \times 100\% = 100\%
\]

Шаг 4: Найти объем хлора, используя процент выхода хлора.

У нас известно, что процент выхода хлора составляет 90%. Давайте найдем массу хлора при таком проценте выхода:

\[
\text{Масса хлора} = \text{Процент выхода} \times \text{Теоретическая масса хлора}
\]

\[
\text{Масса хлора} = 0,9 \times 142 \, \text{г} = 127,8 \, \text{г}
\]

Обратите внимание, что мы используем 90% для процента выхода хлора, так как этот процент дан в условии задачи.

Теперь, зная массу хлора, нам нужно узнать его объем. Для этого нам понадобится знать плотность хлора.

Плотность хлора = 3,2 г/л
Масса = Объем x Плотность

Объем хлора можно найти, разделив массу хлора на его плотность:

Объем хлора = \(\frac{{127,8 \, \text{г}}}{{3,2 \, \text{г/л}}} = 39,94 \, \text{л}\).

Таким образом, объем хлора, который будет выделяться при реакции, составляет 39,94 литра.