Номер 3, страница 66, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•3. Сколько литров хлора (н. у.) выделится, если к 200 мл 35%-ной соляной кислоты (плотностью 1,17 г/мл) добавить при нагревании 26,1 г оксида марганца (IV)?

Ответ: 6,72 л.

Дано:

$V_{\text{р-ра}}(HCl) = 200 \text{ мл}$

$\omega(HCl) = 35\% = 0.35$

$\rho_{\text{р-ра}}(HCl) = 1.17 \text{ г/мл}$

$m(MnO_2) = 26.1 \text{ г}$

Найти:

$V(Cl_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида марганца(IV) с соляной кислотой:

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

2. Найдем массу раствора соляной кислоты:

$m_{\text{р-ра}}(HCl) = V_{\text{р-ра}}(HCl) \cdot \rho_{\text{р-ра}}(HCl) = 200 \text{ мл} \cdot 1.17 \text{ г/мл} = 234 \text{ г}$

3. Вычислим массу чистого хлороводорода в растворе:

$m(HCl) = m_{\text{р-ра}}(HCl) \cdot \omega(HCl) = 234 \text{ г} \cdot 0.35 = 81.9 \text{ г}$

4. Рассчитаем молярные массы и количество вещества для каждого из реагентов.

Молярная масса хлороводорода:

$M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$

Молярная масса оксида марганца(IV):

$M(MnO_2) = 55 + 2 \cdot 16 = 87 \text{ г/моль}$

Количество вещества хлороводорода:

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{81.9 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \approx 2.244 \text{ моль}$

Количество вещества оксида марганца(IV):

$n(MnO_2) = \frac{m(MnO_2)}{M(MnO_2)} = \frac{26.1 \text{ г}}{87 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль}$

5. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, на 1 моль $MnO_2$ требуется 4 моль $HCl$.

Для реакции с 0.3 моль $MnO_2$ необходимо:

$n_{\text{теор.}}(HCl) = 4 \cdot n(MnO_2) = 4 \cdot 0.3 = 1.2 \text{ моль}$

Поскольку у нас есть 2.244 моль $HCl$, а требуется только 1.2 моль, соляная кислота находится в избытке. Расчет ведем по веществу, которое находится в недостатке — по оксиду марганца(IV).

6. Рассчитаем количество вещества выделившегося хлора. По уравнению реакции, из 1 моль $MnO_2$ образуется 1 моль $Cl_2$. Следовательно, их количества веществ соотносятся как 1:1.

$n(Cl_2) = n(MnO_2) = 0.3 \text{ моль}$

7. Найдем объем хлора при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. ($V_m$) равен 22.4 л/моль.

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot V_m = 0.3 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 6.72 \text{ л}$

Ответ: 6,72 л.