Чтобы решить эту задачу, начнем с уравнения реакции между перманганатом калия (KMnO₄) и соляной кислотой (HCl). В процессе реакции хлор (Cl₂) будет образовываться, и нам нужно определить, какая масса хлора будет получена из 23.7 г KMnO₄.
Шаг 1: Запишем уравнение реакции.
В кислой среде перманганат калия реагирует с соляной кислотой, и уравнение реакции можно записать так:
[
2 , KMnO_4 + 16 , HCl \rightarrow 2 , MnCl_2 + 8 , Cl_2 + 8 , H_2O + 2 , KCl
]
Шаг 2: Найдем молярную массу перманганата калия.
Молярная масса KMnO₄ рассчитывается следующим образом:
- K (калий) = 39.1 г/моль
- Mn (марганец) = 54.9 г/моль
- O (кислород) = 16.0 г/моль × 4 = 64.0 г/моль
Теперь сложим эти значения:
[
M_{KMnO_4} = 39.1 + 54.9 + 64.0 = 158.0 , \text{г/моль}
]
Шаг 3: Находим количество молей KMnO₄.
Теперь рассчитаем количество молей перманганата калия в 23.7 г.
[
n_{KMnO_4} = \frac{m}{M} = \frac{23.7 , \text{г}}{158.0 , \text{г/моль}} \approx 0.1494 , \text{моль}
]
Шаг 4: Используем стехиометрию реакции.
Согласно уравнению реакции, 2 моля KMnO₄ реагируют с 8 молями Cl₂. Таким образом, можно вывести соотношение:
[
2 , \text{моль KMnO}_4 \rightarrow 8 , \text{моль Cl}_2
]
Из этого следует, что 1 моль KMnO₄ дает 4 моля Cl₂. Теперь найдем, сколько молей Cl₂ образуется из найденного числа молей KMnO₄:
[
n_{Cl_2} = n_{KMnO_4} \times 4 = 0.1494 , \text{моль} \times 4 \approx 0.5976 , \text{моль}
]
Шаг 5: Рассчитаем массу хлора.
Молярная масса хлора (Cl₂) составляет:
[
M_{Cl_2} = 35.5 \times 2 = 71.0 , \text{г/моль}
]
Теперь можем найти массу образовавшегося хлора:
[
m_{Cl_2} = n_{Cl_2} \times M_{Cl_2} = 0.5976 , \text{моль} \times 71.0 , \text{г/моль} \approx 42.5 , \text{г}
]
Ответ:
При взаимодействии 23.7 г перманганата калия с избытком концентрированной соляной кислоты образуется примерно 42.5 г хлора (Cl₂).
