Номер 14, страница 195 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.14. Имеется 100 мл 36,5%-й соляной кислоты плотностью 1,18 г/мл. Какой объём хлора (н. у.) можно получить действием на неё: а) оксидом марганца (IV); б) бертолетовой солью?

Дано:

$V_{р-ра(HCl)} = 100$ мл

$\omega_{(HCl)} = 36,5\%$

$\rho_{р-ра(HCl)} = 1,18$ г/мл

н. у. (нормальные условия)

Найти:

a) $V_{(Cl_2)}$

б) $V_{(Cl_2)}$

Решение:

1. Вначале найдем массу 100 мл раствора соляной кислоты, используя её плотность:

$m_{р-ра(HCl)} = V_{р-ра(HCl)} \cdot \rho_{р-ра(HCl)} = 100 \text{ мл} \cdot 1,18 \text{ г/мл} = 118 \text{ г}$

2. Затем рассчитаем массу чистого хлороводорода (HCl) в этом растворе, используя массовую долю:

$m_{(HCl)} = m_{р-ра(HCl)} \cdot \omega_{(HCl)} = 118 \text{ г} \cdot 0,365 = 43,07 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу HCl. Она составляет приблизительно 36,5 г/моль.

$M_{(HCl)} \approx 36,5 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число молей) HCl, которое вступит в реакцию:

$n_{(HCl)} = \frac{m_{(HCl)}}{M_{(HCl)}} = \frac{43,07 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 1,18 \text{ моль}$

Теперь, зная количество вещества соляной кислоты, можно рассчитать объем хлора для каждого из двух случаев.

а) Действие оксидом марганца(IV)

Запишем уравнение химической реакции:

$4HCl + MnO_2 \rightarrow MnCl_2 + Cl_2\uparrow + 2H_2O$

Из уравнения следует, что для получения 1 моля хлора ($Cl_2$) требуется 4 моля соляной кислоты ($HCl$).

Рассчитаем количество вещества хлора, которое можно получить из 1,18 моль HCl:

$n_{(Cl_2)} = \frac{1}{4} \cdot n_{(HCl)} = \frac{1}{4} \cdot 1,18 \text{ моль} = 0,295 \text{ моль}$

Объем газа при нормальных условиях (н. у.) вычисляется по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ - молярный объем газа, равный 22,4 л/моль.

$V_{(Cl_2)} = 0,295 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 6,608 \text{ л}$

Округляя до трех значащих цифр, получаем 6,61 л.

Ответ: 6,61 л.

б) Действие бертолетовой солью

Бертолетова соль — это хлорат калия ($KClO_3$). Уравнение реакции с соляной кислотой:

$6HCl + KClO_3 \rightarrow KCl + 3Cl_2\uparrow + 3H_2O$

Из уравнения видно, что из 6 молей соляной кислоты образуется 3 моля хлора. Соотношение $n_{(HCl)} : n_{(Cl_2)}$ составляет 6:3 или 2:1.

Рассчитаем количество вещества хлора, которое можно получить:

$n_{(Cl_2)} = \frac{3}{6} \cdot n_{(HCl)} = \frac{1}{2} \cdot 1,18 \text{ моль} = 0,59 \text{ моль}$

Теперь найдем объем хлора при нормальных условиях:

$V_{(Cl_2)} = 0,59 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 13,216 \text{ л}$

Округляя до трех значащих цифр, получаем 13,2 л.

Ответ: 13,2 л.