Определите объём (л) газа (н. у.), который выделился при взаимодействии 73,5 г оксида марганца(IV) с избытком концентрированной соляной кислоты, если объёмная доля выхода реакции…

Для решения этой задачи нам потребуется использовать химические уравнения и закон сохранения массы. Давайте разберёмся шаг за шагом.

Шаг 1: Запишем уравнение реакции

Оксид марганца (IV), MnO2, реагирует с соляной кислотой (HCl) и образует марганцевую соль (MnCl2), воду (H2O) и хлор (Cl2). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[ MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + 2H_2O + Cl_2 \]

Шаг 2: Рассчитаем количество вещества оксида марганца

Для того чтобы рассчитать, сколько газа выделилось, сначала найдем количество молей оксида марганца, который мы имеем. Для этого нам понадобится молярная масса \( MnO_2 \).

• Молярная масса марганца (Mn) ≈ 54.94 г/моль
• Молярная масса кислорода (O) ≈ 16.00 г/моль

Молярная масса \( MnO_2 \): \[ M_{MnO_2} = 54.94 + (2 \times 16.00) = 54.94 + 32.00 = 86.94 \, \text{г/моль} \]

Теперь найдем количество молей оксида марганца: \[ n_{MnO_2} = \frac{m}{M} = \frac{73.5 \, \text{г}}{86.94 \, \text{г/моль}} \approx 0.845 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Определим количество молей Cl2, выделившегося в ходе реакции

Согласно уравнению реакции, один моль \( MnO_2 \) дает один моль \( Cl_2 \). Поэтому количество молей хлора: \[ n_{Cl_2} = n_{MnO_2} = 0.845 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Вычислим теоретический объём газа

При нормальных условиях (н. у.) 1 моль газа занимает объём 22.4 литра. Поэтому объём \( Cl_2 \) при н.у.: \[ V_{Cl_2} = n_{Cl_2} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 0.845 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 18.9 \, \text{л} \]

Шаг 5: Учтем выход реакции

Объём, выделившийся при реакции с учётом выходной доли, составит: Выход реакции = 75% от теоретического объёма: \[ V_{\text{реакции}} = V_{Cl_2} \times 0.75 = 18.9 \, \text{л} \times 0.75 \approx 14.175 \, \text{л} \]

Ответ

Теперь запишем окончательный ответ с точностью до десятых: \[ V_{\text{реакции}} \approx 14.2 \, \text{л} \]

Таким образом, объём газа (Cl2), выделившегося при взаимодействии 73.5 г оксида марганца (IV) с избытком соляной кислоты, составил примерно 14.2 литра.