Номер 8-65, страница 102 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-65. Вычислите массу оксида марганца(IV) и массу 30%-ного раствора соляной кислоты, которые потребуются для получения 56 л (н.у.) хлора.

Дано:

$V(\text{Cl}_2) = 56 \text{ л (н.у.)}$

$\omega(\text{HCl}) = 30\% = 0.3$

Найти:

$m(\text{MnO}_2) - ?$

$m(\text{р-ра HCl}) - ?$

Решение:

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

$\text{MnO}_2 + 4\text{HCl} \rightarrow \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) выделившегося хлора. Поскольку газ находится при нормальных условиях (н.у.), для расчетов используем молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$\nu(\text{Cl}_2) = \frac{V(\text{Cl}_2)}{V_m} = \frac{56 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 2.5 \text{ моль}$

3. Используя уравнение реакции, найдем количество вещества реагентов — оксида марганца(IV) и соляной кислоты. Соотношение количеств веществ равно соотношению стехиометрических коэффициентов:

$\frac{\nu(\text{MnO}_2)}{1} = \frac{\nu(\text{Cl}_2)}{1} \implies \nu(\text{MnO}_2) = \nu(\text{Cl}_2) = 2.5 \text{ моль}$

$\frac{\nu(\text{HCl})}{4} = \frac{\nu(\text{Cl}_2)}{1} \implies \nu(\text{HCl}) = 4 \cdot \nu(\text{Cl}_2) = 4 \cdot 2.5 \text{ моль} = 10 \text{ моль}$

4. Вычислим молярные массы оксида марганца(IV) и хлороводорода, используя периодическую таблицу химических элементов:

$M(\text{MnO}_2) = Ar(\text{Mn}) + 2 \cdot Ar(\text{O}) = 55 + 2 \cdot 16 = 87 \text{ г/моль}$

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

5. Найдем массу оксида марганца(IV), необходимую для реакции:

$m(\text{MnO}_2) = \nu(\text{MnO}_2) \cdot M(\text{MnO}_2) = 2.5 \text{ моль} \cdot 87 \text{ г/моль} = 217.5 \text{ г}$

6. Рассчитаем массу чистого хлороводорода, который вступил в реакцию:

$m(\text{HCl}) = \nu(\text{HCl}) \cdot M(\text{HCl}) = 10 \text{ моль} \cdot 36.5 \text{ г/моль} = 365 \text{ г}$

7. Наконец, определим массу 30%-ного раствора соляной кислоты, который содержит 365 г чистого HCl. Массовая доля вещества в растворе вычисляется по формуле $\omega = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})}$, откуда:

$m(\text{р-ра HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{\omega(\text{HCl})} = \frac{365 \text{ г}}{0.3} \approx 1216.7 \text{ г}$

Ответ: масса оксида марганца(IV) равна 217.5 г; масса 30%-ного раствора соляной кислоты равна 1216.7 г.