Question

Диоксид марганца массой 26,1 г добавили при нагревании к 250 мл 34%-ной соляной кислоты (ρ = 1,16 г/мл). Вычислите массу 15%-ного горячего раствора карбоната калия, необходимого для поглощения выделившегося хлора. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: найти количество хлора, образующегося в первой реакции (определив лимитирующий реагент), затем по стехиометрии второй реакции вычислить требуемую массу раствора карбоната калия.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{MnO2 + 4HCl ->[t] Cl2 + MnCl2 + 2H2O}$$

$$\ce{3Cl2 + 3K2CO3 -> KClO3 + 5KCl + 3CO2}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества диоксида марганца:

$$n(\ce{MnO2}) = \frac{m(\ce{MnO2})}{M(\ce{MnO2})} = \frac{26{,}1}{87} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

2) Найдём массу раствора соляной кислоты:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{HCl}) = ho \cdot V = 1{,}16 \cdot 250 = 290 	ext{ г}$$

Определим массу чистой кислоты:

$$m(\ce{HCl}) = 290 \cdot 0{,}34 = 98{,}6 	ext{ г}$$

Вычислим количество вещества соляной кислоты:

$$n(\ce{HCl}) = \frac{98{,}6}{36{,}5} = 2{,}7 	ext{ моль}$$

3) Установим лимитирующий реагент, сравнив отношения количеств к стехиометрическим коэффициентам:

$$\frac{n(\ce{MnO2})}{1} = 0{,}3; \quad \frac{n(\ce{HCl})}{4} = \frac{2{,}7}{4} = 0{,}675$$

Так как $0{,}3 < 0{,}675$, диоксид марганца находится в недостатке. Расчёты проводим по нему.

4) По первому уравнению найдём количество образовавшегося хлора:

$$n(\ce{Cl2}) = n(\ce{MnO2}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

5) По второму уравнению определим требуемое количество карбоната калия:

$$n(\ce{K2CO3}) = n(\ce{Cl2}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

Вычислим массу чистого карбоната калия:

$$m(\ce{K2CO3}) = 0{,}3 \cdot 138 = 41{,}4 	ext{ г}$$

6) Найдём массу 15%-ного раствора карбоната калия:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{K2CO3}) = \frac{m(\ce{K2CO3})}{\omega} = \frac{41{,}4}{0{,}15} = 276 	ext{ г}$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии