Составить задачу по химии на получение хлора с решением

Задача:

Для получения хлора (Cl₂) в лаборатории было использовано 10 г соляной кислоты (HCl) и 5 г перманганата калия (KMnO₄). Определите, сколько хлора получится в результате реакции. Для реакции используйте уравнение:

\[ 2 KMnO₄ + 16 HCl \rightarrow 2 MnCl₂ + 8 Cl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O \]

Решение:

1. Сначала найдем количество молей исходных веществ.

   • Молярная масса HCl: \[ M_{HCl} = 1 + 35.5 = 36.5 \, \text{г/моль} \] \[ n_{HCl} = \frac{10 \, \text{г}}{36.5 \, \text{г/моль}} \approx 0.274 \, \text{моль} \]

   • Молярная масса KMnO₄: \[ M_{KMnO₄} = 39 + 54.94 + (16 \times 4) = 158.04 \, \text{г/моль} \] \[ n_{KMnO₄} = \frac{5 \, \text{г}}{158.04 \, \text{г/моль}} \approx 0.0316 \, \text{моль} \]

2. Смотрим на коэффиценты в уравнении реакции.

   Из уравнения видно, что 2 моль KMnO₄ реагируют с 16 моль HCl, чтобы произвести 8 моль Cl₂. Чтобы найти, сколько хлора получается из данных количеств реагентов, определим, какой из реагентов является лимитирующим.

   Рассчитаем, сколько HCl требуется для 0.0316 моль KMnO₄:

   \[ 0.0316 \, \text{моль} \, KMnO₄ \times \frac{16 \, \text{моль HCl}}{2 \, \text{моль KMnO₄}} = 0.2528 \, \text{моль HCl} \]

   Мы имеем 0.274 моль HCl, что больше, чем нужно для реакции с 0.0316 моль KMnO₄.

3. Теперь найдем, сколько Cl₂ образуется.

   Согласно уравнению, 2 моль KMnO₄ дают 8 моль Cl₂. Рассчитаем, сколько Cl₂ даст 0.0316 моль KMnO₄:

   \[ 0.0316 \, \text{моль KMnO₄} \times \frac{8 \, \text{моль Cl₂}}{2 \, \text{моль KMnO₄}} = 0.1264 \, \text{моль Cl₂} \]

4. Результат.

   Таким образом, в результате реакции получится примерно 0.1264 моль хлора (Cl₂).

Ответ: При проведении реакции с использованием 10 г HCl и 5 г KMnO₄ получится около 0.1264 моль хлора (Cl₂).