Номер C, страница 134 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Допишите уравнения реакций получения хлора, действием соляной кислоты на хлорат, перманганат и бихромат калия:

а)$K_2Cr_2O_7 + HCl \rightarrow CrCl_3 + Cl_2 + ...$

б)$KMnO_4 + HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + ...$

в)$KClO_3 + HCl \rightarrow KCl + Cl_2 + ...$

Составьте электронные уравнения.

2. Рассчитайте объем 30%-й ($\rho= 1,156 \text{ г/мл}$) соляной кислоты, необходимой для получения 6,72 л хлора, при ее взаимодействии с диоксидом марганца.

Ответ: 126,96 мл.

1. а) Уравнение реакции:

$K_2Cr_2O_7 + 14HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 2KCl + 3Cl_2 + 7H_2O$

Электронные уравнения (метод электронного баланса):

Хром в дихромате калия является окислителем, хлор в соляной кислоте - восстановителем.

$2Cr^{+6} + 6e^- \rightarrow 2Cr^{+3}$ | 1 | окислитель, процесс восстановления

$2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$ | 3 | восстановитель, процесс окисления

Ответ: $K_2Cr_2O_7 + 14HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 2KCl + 3Cl_2 + 7H_2O$.

б) Уравнение реакции:

$2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2MnCl_2 + 2KCl + 5Cl_2 + 8H_2O$

Электронные уравнения (метод электронного баланса):

Марганец в перманганате калия является окислителем, хлор в соляной кислоте - восстановителем.

$Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}$ | 2 | окислитель, процесс восстановления

$2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$ | 5 | восстановитель, процесс окисления

Ответ: $2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2MnCl_2 + 2KCl + 5Cl_2 + 8H_2O$.

в) Уравнение реакции:

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

Электронные уравнения (метод электронного баланса):

Это реакция сопропорционирования. Хлор в хлорате калия ($Cl^{+5}$) является окислителем, а хлор в соляной кислоте ($Cl^{-1}$) - восстановителем. Оба переходят в промежуточную степень окисления 0.

$Cl^{+5} + 5e^- \rightarrow Cl^0$ | 1 | окислитель, процесс восстановления

$Cl^{-1} - e^- \rightarrow Cl^0$ | 5 | восстановитель, процесс окисления

Ответ: $KClO_3 + 6HCl \rightarrow KCl + 3Cl_2 + 3H_2O$.

2. Дано:

Массовая доля соляной кислоты: $w(HCl) = 30\% = 0.3$

Плотность раствора $HCl$: $\rho(р-ра) = 1.156~г/мл$

Объем хлора: $V(Cl_2) = 6.72~л$ (при н.у.)

Перевод данных в систему СИ:

$\rho(р-ра) = 1.156~г/мл = 1156~кг/м^3$

$V(Cl_2) = 6.72~л = 6.72 \cdot 10^{-3}~м^3$

Найти:

Объем раствора соляной кислоты $V(р-ра~HCl)$ — ?

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции взаимодействия диоксида марганца с соляной кислотой:

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

2. Найдем количество вещества (моль) выделившегося хлора. Поскольку объем газа дан при нормальных условиях (н.у.), используем молярный объем газа $V_m = 22.4~л/моль$.

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

3. Согласно уравнению реакции, на 1 моль выделившегося хлора расходуется 4 моль соляной кислоты. Найдем количество вещества HCl, необходимое для реакции.

$n(HCl) = 4 \cdot n(Cl_2) = 4 \cdot 0.3~моль = 1.2~моль$

4. Рассчитаем массу чистого хлороводорода ($HCl$), соответствующую найденному количеству вещества. Молярная масса $HCl$ составляет $M(HCl) = M(H) + M(Cl) \approx 1 + 35.5 = 36.5~г/моль$.

$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 1.2~моль \cdot 36.5~г/моль = 43.8~г$

5. Теперь найдем массу 30%-го раствора соляной кислоты, в котором содержится 43.8 г чистого $HCl$.

$m(р-ра~HCl) = \frac{m(HCl)}{w(HCl)} = \frac{43.8~г}{0.30} = 146~г$

6. Зная массу и плотность раствора, можем рассчитать его объем.

$V(р-ра~HCl) = \frac{m(р-ра~HCl)}{\rho(р-ра~HCl)} = \frac{146~г}{1.156~г/мл} \approx 126.31~мл$

Ответ: объем 30%-й соляной кислоты, необходимый для реакции, составляет 126,31 мл.