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 задачи необходимо использовать закон сохранения массы, уравнения химических реакций и формулы для вычисления объема газа.

Шаг 1: Написание уравнения реакции

При взаимодействии оксида марганца(IV) (MnO₂) с концентрированной соляной кислотой (HCl) образуется хлорид марганца (MnCl₂), вода (H₂O) и выделяется водород (H₂). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[ \text{MnO}_2 + 4\text{HCl} \rightarrow \text{MnCl}_2 + 2\text{H}_2O + \text{Cl}_2 \]

Шаг 2: Вычисление молекулярной массы оксида марганца(IV)

Для дальнейших расчетов сначала найдем молекулярную массу MnO₂:

• Молярная масса марганца (Mn) = 54 г/моль
• Молярная масса кислорода (O) = 16 г/моль

Таким образом, молярная масса MnO₂: \[ \text{MnO}_2 = 54 + 2 \times 16 = 54 + 32 = 86 \text{ г/моль} \]

Шаг 3: Определение количества вещества (моль)

Теперь нам нужно найти количество вещества оксида марганца, которое у нас есть: \[ n = \frac{m}{M} \] где \( n \) — количество вещества в молях, \( m \) — масса (73,5 г), \( M \) — молярная масса (86 г/моль).

Следовательно: \[ n = \frac{73,5 \text{ г}}{86 \text{ г/моль}} \approx 0,8547 \text{ моль} \]

Шаг 4: Использование коэффициентов уравнения реакции

Согласно уравнению реакции, на 1 моль MnO₂ выделяется 1 моль водорода (H₂). Значит, количество выделившегося водорода будет равно: \[ n_{\text{H}_2} = 0,8547 \text{ моль} \]

Шаг 5: Вычисление объема водорода

Согласно закону Бойля-Менделеева, 1 моль идеального газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 литра. Таким образом, объем выделившегося водорода можно вычислить по формуле: \[ V = n \times 22,4 \] Подставляем значение: \[ V = 0,8547 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 19,14 \text{ л} \]

Шаг 6: Учет выходной доли реакции

Объем водорода, выделившегося при реакции, не равен полностью расчетному из-за выхода реакции 75%. Таким образом, фактический объем газа: \[ V_{\text{фактический}} = V \times \frac{75}{100} \] Подставим вычисленный объем: \[ V_{\text{фактический}} = 19,14 \text{ л} \times 0,75 \approx 14,355 \text{ л} \]

Шаг 7: Округление до десятых

При округлении до десятых: \[ V_{\text{фактический}} \approx 14,4 \text{ л} \]

Ответ

Объем газа, выделившегося при взаимодействии 73,5 г оксида марганца(IV) с избытком концентрированной соляной кислоты, составит 14,4 л.