Дано:
- Масса диоксида марганца m_MnO2 = 26.1 г.
- Объем соляной кислоты V_HCl = 250 мл.
- Концентрация соляной кислоты C_HCl = 34%.
- Плотность соляной кислоты d_HCl = 1.16 г/мл.
Найти:
1. Объем выделившегося хлора (Cl2).
2. Массу карбоната калия (K2CO3), который прореагирует с выделившимся хлором.
Решение:
1. Найдем массу соляной кислоты в растворе:
m_HCl = C_HCl * V_HCl = 0.34 * 1000 мл = 340 г.
2. Теперь найдем количество молей HCl:
Молярная масса HCl ≈ 1 + 35.5 = 36.5 г/моль.
n_HCl = m_HCl / M_HCl = 340 г / 36.5 г/моль ≈ 9.32 моль.
3. Найдем количество молей диоксида марганца (MnO2):
Молярная масса MnO2 ≈ 54.9 + 2*16 = 86.9 г/моль.
n_MnO2 = m_MnO2 / M_MnO2 = 26.1 г / 86.9 г/моль ≈ 0.300 моль.
4. Запишем уравнение реакции между MnO2 и HCl:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2 Cl2 + 2 H2O.
Из уравнения видно, что на 1 моль MnO2 требуется 4 моль HCl. Для 0.300 моль MnO2 потребуется:
0.300 моль * 4 = 1.200 моль HCl.
5. У нас есть 9.32 моль HCl, поэтому реакция пройдет полностью с MnO2, а из 0.300 моль MnO2 выделится:
0.300 моль * 2 = 0.600 моль Cl2.
6. Рассчитаем объем выделившегося хлора при нормальных условиях (н.у.):
1 моль газа занимает 22.4 л.
V_Cl2 = n_Cl2 * 22.4 л/моль = 0.600 моль * 22.4 л/моль ≈ 13.44 л.
7. Теперь определим, сколько карбоната калия K2CO3 прореагирует с выделившимся хлором:
Уравнение реакции между K2CO3 и Cl2:
K2CO3 + Cl2 → 2 KCl + CO2.
Из уравнения видно, что на 1 моль K2CO3 реагирует 1 моль Cl2. Следовательно, для 0.600 моль Cl2 потребуется:
0.600 моль K2CO3.
8. Найдем массу K2CO3:
Молярная масса K2CO3 ≈ 2*39 + 12 + 3*16 = 138 г/моль.
m_K2CO3 = n_K2CO3 * M_K2CO3 = 0.600 моль * 138 г/моль ≈ 82.8 г.
Ответ:
Объем выделившегося хлора составляет примерно 13.44 л. Для реакции с выделившимся хлором потребуется около 82.8 г карбоната калия.