Дано:
Объем хлора (V(Cl2)) = 112 см³ = 0,112 дм³ = 0,112 л
Плотность раствора HCl (ρ) = 1,18 г/см³ = 1180 г/дм³
Массовая доля HCl = 36,5 %
Найти:
Объем раствора HCl и массу оксида марганца(IV) (MnO2), необходимые для получения хлора.
Решение:
1. Рассчитаем количество вещества хлора:
n(Cl2) = V(Cl2) / Vm, где Vm = 22,4 л/моль при н. у.
n(Cl2) = 0,112 л / 22,4 л/моль ≈ 0,005 моль
2. Из уравнения реакции между оксидом марганца(IV) и соляной кислотой:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2 Cl2 + 2 H2O
Соотношение по моли: 1 моль MnO2 реагирует с 4 молями HCl и производит 2 моля Cl2.
Таким образом, для получения 0,005 моль Cl2 потребуется:
n(MnO2) = n(Cl2) / 2 = 0,005 моль / 2 = 0,0025 моль
n(HCl) = 4 * n(MnO2) = 4 * 0,0025 моль = 0,01 моль
3. Рассчитаем массу HCl:
Молярная масса HCl = 1,01 г/моль + 35,45 г/моль = 36,46 г/моль
m(HCl) = n(HCl) * M(HCl) = 0,01 моль * 36,46 г/моль = 0,3646 г
4. Теперь находим массу раствора HCl:
Масса раствора (m_solution) = m(HCl) / (массовая доля HCl)
m_solution = 0,3646 г / 0,365 = 0,999 г
5. Рассчитаем объем раствора:
V_solution = m_solution / ρ = 0,999 г / 1,18 г/см³ ≈ 0,847 см³
6. Теперь рассчитаем массу оксида марганца(IV):
Молярная масса MnO2 = 54,94 г/моль + 2 * 16,00 г/моль = 86,94 г/моль
m(MnO2) = n(MnO2) * M(MnO2) = 0,0025 моль * 86,94 г/моль ≈ 0,2174 г
Ответ:
Объем раствора с массовой долей хлороводорода 36,5 % составляет примерно 0,847 см³, а масса оксида марганца(IV) составляет приблизительно 0,2174 г.