Чтобы решить задачу, нам нужно понять, что происходит в реакции между оксидом марганца(IV) (MnO2) и соляной кислотой (HCl). В результате реакции образуется хлорид марганца(II) (MnCl2), вода (H2O) и хлор (Cl2). Однако, учитывая, что нам известен только оксид марганца(IV), мы будем учитывать процесс, связанный с его взаимодействием с HCl.
Шаг 1: Записываем уравнение реакции
[ \text{MnO}_2 + 4 \text{HCl} \rightarrow \text{MnCl}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} + \text{Cl}_2 ]
Шаг 2: Вычисляем молекулярную массу оксида марганца(IV)
- Молярная масса Mn = 54,94 г/моль
- Молярная масса O = 16 г/моль
[ \text{Молярная масса MnO}_2 = 54,94 + 2 \cdot 16 = 54,94 + 32 = 86,94 , \text{г/моль} ]
Шаг 3: Находим, сколько моль оксида марганца(IV) использовано
Теперь рассчитаем, сколько моль оксида марганца(IV) содержится в 73,5 г:
[ n = \frac{m}{M} ]
где:
- ( n ) — количество молей,
- ( m ) — масса оксида марганца(IV) (73,5 г),
- ( M ) — его молярная масса (86,94 г/моль).
[ n = \frac{73,5}{86,94} \approx 0,845 , \text{моль} ]
Шаг 4: Находим объем газа, выделившегося в реакции
Согласно уравнению реакции, на 1 моль MnO2 выделяется 1 моль Cl2. Таким образом, количество моль хлора, который выделяется:
[ n(\text{Cl}_2) = n(\text{MnO}_2) = 0,845 , \text{моль} ]
Шаг 5: Вычисляем объем газа (н. у.)
При нормальных условиях (н. у.) 1 моль газа занимает 22,4 литра. Тогда объем газа, выделившегося в реакции:
[ V = n \cdot V_m ]
где:
- ( V ) — объем газа,
- ( V_m ) — молярный объем газа (22,4 л/моль).
[ V = 0,845 \cdot 22,4 \approx 18,9 , \text{л} ]
Шаг 6: Учитываем объемную долю выхода реакции
Так как объемная доля выхода реакции составила 75%, мы умножаем найденный объем на 75%:
[ V_{\text{реакции}} = 0,75 \cdot 18,9 \approx 14,175 , \text{л} ]
Теперь округлим ответ до десятых:
[ V_{\text{реакции}} \approx 14,2 , \text{л} ]
Ответ
Объем газа (н. у.), который выделился при реакции, составил примерно 14,2 литра.
