Номер 8, страница 262 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 36. Галогеноводороды и галогеноводородные кислоты. Галогениды - номер 8, страница 262.

Условие.

8. При взаимодействии 17,4 г диоксида марганца ($MnO_2$) с избытком концентрированной соляной кислоты ($HCl$) выделился газ, который пропустили через 280 г 10%-ного холодного раствора гидроксида калия ($KOH$). Вычислите массовые доли солей в растворе после реакции.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(MnO_2) = 17,4 \text{ г}$

$m_{\text{р-ра}}(KOH) = 280 \text{ г}$

$\omega(KOH) = 10\% = 0,1$

Найти:

$\omega(KCl) - ?$

$\omega(KClO) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия диоксида марганца с концентрированной соляной кислотой. В ходе этой реакции выделяется газообразный хлор:

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

2. Рассчитаем количество вещества диоксида марганца ($MnO_2$), вступившего в реакцию. Молярная масса $MnO_2$ составляет:

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

Количество вещества:

$n(MnO_2) = \frac{m(MnO_2)}{M(MnO_2)} = \frac{17,4 \text{ г}}{87 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции, из 1 моль $MnO_2$ образуется 1 моль $Cl_2$. Следовательно, количество вещества выделившегося хлора равно количеству вещества $MnO_2$:

$n(Cl_2) = n(MnO_2) = 0,2 \text{ моль}$

4. Выделившийся хлор пропустили через холодный раствор гидроксида калия. Реакция диспропорционирования хлора в холодном растворе щелочи приводит к образованию двух солей: хлорида и гипохлорита калия.

$Cl_2 + 2KOH \rightarrow KCl + KClO + H_2O$

5. Рассчитаем количество вещества гидроксида калия ($KOH$) в исходном растворе.

Масса чистого $KOH$:

$m(KOH) = m_{\text{р-ра}}(KOH) \cdot \omega(KOH) = 280 \text{ г} \cdot 0,1 = 28 \text{ г}$

Молярная масса $KOH$:

$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль}$

Количество вещества $KOH$:

$n(KOH) = \frac{m(KOH)}{M(KOH)} = \frac{28 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

6. Определим, какое из реагирующих веществ ($Cl_2$ или $KOH$) находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, на 1 моль $Cl_2$ требуется 2 моль $KOH$.

У нас есть 0,2 моль $Cl_2$, на реакцию с которым потребуется:

$n_{\text{теор}}(KOH) = 2 \cdot n(Cl_2) = 2 \cdot 0,2 = 0,4 \text{ моль}$

Поскольку у нас в растворе 0,5 моль $KOH$ ($0,5 > 0,4$), гидроксид калия находится в избытке, а хлор является лимитирующим реагентом. Дальнейшие расчеты ведем по хлору.

7. Рассчитаем количества веществ и массы образовавшихся солей ($KCl$ и $KClO$). По уравнению реакции:

$n(KCl) = n(Cl_2) = 0,2 \text{ моль}$

$n(KClO) = n(Cl_2) = 0,2 \text{ моль}$

Молярные массы солей:

$M(KCl) = 39 + 35,5 = 74,5 \text{ г/моль}$

$M(KClO) = 39 + 35,5 + 16 = 90,5 \text{ г/моль}$

Массы солей:

$m(KCl) = n(KCl) \cdot M(KCl) = 0,2 \text{ моль} \cdot 74,5 \text{ г/моль} = 14,9 \text{ г}$

$m(KClO) = n(KClO) \cdot M(KClO) = 0,2 \text{ моль} \cdot 90,5 \text{ г/моль} = 18,1 \text{ г}$

8. Рассчитаем массу конечного раствора. Она складывается из массы исходного раствора $KOH$ и массы поглощенного хлора.

Масса поглощенного хлора:

$M(Cl_2) = 2 \cdot 35,5 = 71 \text{ г/моль}$

$m(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot M(Cl_2) = 0,2 \text{ моль} \cdot 71 \text{ г/моль} = 14,2 \text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{\text{конечн. р-ра}} = m_{\text{р-ра}}(KOH) + m(Cl_2) = 280 \text{ г} + 14,2 \text{ г} = 294,2 \text{ г}$

9. Вычислим массовые доли солей в конечном растворе.

$\omega(KCl) = \frac{m(KCl)}{m_{\text{конечн. р-ра}}} = \frac{14,9 \text{ г}}{294,2 \text{ г}} \approx 0,0506 \text{ или } 5,06\%$

$\omega(KClO) = \frac{m(KClO)}{m_{\text{конечн. р-ра}}} = \frac{18,1 \text{ г}}{294,2 \text{ г}} \approx 0,0615 \text{ или } 6,15\%$

Ответ: Массовая доля хлорида калия ($KCl$) в растворе после реакции составляет примерно $5,06\%$, а массовая доля гипохлорита калия ($KClO$) - примерно $6,15\%$.