Для определения объёма газа, который выделился при реакции оксида марганца(IV) с концентрированной соляной кислотой, начнем с написания уравнения реакции.
Шаг 1: Запишем уравнение реакции
Оксид марганца (IV) — это ( \text{MnO}_2 ). При взаимодействии с соляной кислотой (HCl) он будет реагировать с образованием хлорида марганца (II) и выделением водорода:
[
\text{MnO}_2 + 4 \text{HCl} \rightarrow \text{MnCl}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} + \text{Cl}_2
]
Шаг 2: Найдем количество вещества оксида марганца
Для этого используем формулу:
[
n = \frac{m}{M}
]
где:
- ( n ) — количество вещества (моль),
- ( m ) — масса вещества (г),
- ( M ) — молярная масса (г/моль).
1. Найдем молярную массу ( \text{MnO}_2 ):
- Молярная масса марганца (Mn) = 54,94 г/моль,
- Молярная масса кислорода (O) = 16,00 г/моль.
[
M(\text{MnO}_2) = 54,94 + 2 \times 16,00 = 54,94 + 32,00 = 86,94 \text{ г/моль}
]
2. Найдем количество вещества ( \text{MnO}_2 ):
При массе 73,5 г:
[
n(\text{MnO}_2) = \frac{73,5}{86,94} \approx 0,846 \text{ моль}
]
Шаг 3: Определим, сколько газа выделится
Согласно уравнению реакции, на 1 моль ( \text{MnO}_2 ) образуется 2 моль газа ( \text{H}_2 ).
[
n(\text{H}_2) = 2 \times n(\text{MnO}_2) = 2 \times 0,846 \approx 1,692 \text{ моль}
]
Шаг 4: Найдем объем газа при н.у.
При нормальных условиях (н. у.) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, объем выделившегося водорода:
[
V = n(\text{H}_2) \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 1,692 \times 22,4 \approx 37,9 \text{ л}
]
Шаг 5: Учет выходов реакции
Объёмная доля выхода реакции составляет 75%. Следовательно, фактический объём газа, выделившегося в ходе реакции:
[
V_{\text{фактический}} = V \times \frac{75}{100} = 37,9 \times 0,75 \approx 28,4 \text{ л}
]
Ответ
Объем газа (н. у.), который выделился, составляет примерно 28,4 л.
