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…

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.