Номер 8-66, страница 102 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-66. Вычислите массу оксида свинца(IV) и массу 25%-ного раствора соляной кислоты, которые потребуются для получения 16,8 л (н.у.) хлора.

Дано:

$V(Cl_2) = 16,8$ л (н.у.)

$\omega(HCl) = 25\% = 0,25$

$V_m = 22,4$ л/моль

Найти:

$m(PbO_2)$ — ?

$m_{р-ра}(HCl)$ — ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия оксида свинца(IV) с концентрированной соляной кислотой. В этой окислительно-восстановительной реакции свинец в степени окисления +4 является окислителем, а хлор в степени окисления -1 — восстановителем:

$PbO_2 + 4HCl \rightarrow PbCl_2 + Cl_2 \uparrow + 2H_2O$

2. Найдем количество вещества (моль) хлора, полученного в результате реакции. Объем дан для нормальных условий (н.у.), поэтому используем молярный объем газов $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{16,8 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,75 \text{ моль}$

3. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, найдем количество вещества реагентов — оксида свинца(IV) и соляной кислоты.

Согласно уравнению, на 1 моль образовавшегося хлора расходуется 1 моль оксида свинца(IV) и 4 моль соляной кислоты. Таким образом, соотношение количеств веществ:

$n(PbO_2) : n(HCl) : n(Cl_2) = 1 : 4 : 1$

Количество вещества оксида свинца(IV):

$n(PbO_2) = n(Cl_2) = 0,75 \text{ моль}$

Количество вещества соляной кислоты:

$n(HCl) = 4 \cdot n(Cl_2) = 4 \cdot 0,75 \text{ моль} = 3 \text{ моль}$

4. Вычислим массу необходимого оксида свинца(IV). Сначала найдем его молярную массу.

$M(PbO_2) = M(Pb) + 2 \cdot M(O) \approx 207 + 2 \cdot 16 = 239 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим массу:

$m(PbO_2) = n(PbO_2) \cdot M(PbO_2) = 0,75 \text{ моль} \cdot 239 \text{ г/моль} = 179,25 \text{ г}$

5. Вычислим массу чистой соляной кислоты, а затем массу ее 25%-ного раствора.

Молярная масса соляной кислоты:

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) \approx 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$

Масса чистой $HCl$:

$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 3 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = 109,5 \text{ г}$

Масса раствора вычисляется по формуле массовой доли:

$m_{р-ра} = \frac{m_{вещества}}{\omega}$

Масса 25%-ного раствора соляной кислоты:

$m_{р-ра}(HCl) = \frac{m(HCl)}{\omega(HCl)} = \frac{109,5 \text{ г}}{0,25} = 438 \text{ г}$

Ответ: для получения 16,8 л хлора потребуется 179,25 г оксида свинца(IV) и 438 г 25%-ного раствора соляной кислоты.