Номер 6, страница 44 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

6. Сколько литров хлора (н. у.) выделится при взаимодействии 4,74 г перманганата калия с избытком концентрированной соляной кислоты?

Дано:

масса перманганата калия $m(KMnO_4) = 4,74$ г

Соляная кислота ($HCl$) в избытке

Условия нормальные (н. у.)

Найти:

Объем выделившегося хлора $V(Cl_2)$ — ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия перманганата калия с концентрированной соляной кислотой. Это окислительно-восстановительная реакция, в которой марганец в степени окисления +7 ($Mn^{+7}$) восстанавливается до +2 ($Mn^{+2}$), а хлор в степени окисления -1 ($Cl^{-1}$) окисляется до 0 ($Cl_2$).

Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$2KMnO_4 + 16HCl_{ (конц.) } \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2\uparrow + 8H_2O$

2. Вычислим молярную массу перманганата калия ($KMnO_4$).

$M(KMnO_4) = M(K) + M(Mn) + 4 \cdot M(O) \approx 39 + 55 + 4 \cdot 16 = 158$ г/моль.

3. Найдем количество вещества перманганата калия в 4,74 г.

$n(KMnO_4) = \frac{m(KMnO_4)}{M(KMnO_4)} = \frac{4,74 \text{ г}}{158 \text{ г/моль}} = 0,03$ моль.

4. Согласно уравнению реакции, из 2 моль $KMnO_4$ образуется 5 моль $Cl_2$. Поскольку соляная кислота находится в избытке, расчет количества выделившегося хлора ведем по перманганату калия. Составим пропорцию на основе стехиометрических коэффициентов:

$\frac{n(KMnO_4)}{2} = \frac{n(Cl_2)}{5}$

Найдем количество вещества выделившегося хлора:

$n(Cl_2) = \frac{5}{2} \cdot n(KMnO_4) = 2,5 \cdot 0,03 \text{ моль} = 0,075$ моль.

5. Рассчитаем объем хлора, который выделится при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot V_m = 0,075 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 1,68$ л.

Ответ: при взаимодействии 4,74 г перманганата калия с избытком концентрированной соляной кислоты выделится 1,68 л хлора.