Для решения данной задачи необходимо выполнить несколько шагов. Начнем с определения количества соляной кислоты и ее компонентов, а затем перейдем к реакциям с оксидом марганца(IV) и хлором.
Шаг 1: Определение массы соляной кислоты
- Объем соляной кислоты: 200 мл.
- Плотность соляной кислоты: 1,17 г/мл.
- Масса соляной кислоты = объем × плотность = 200 мл × 1,17 г/мл = 234 г.
Шаг 2: Определение массы HCl в 35%-ной соляной кислоте
- Процентное содержание HCl = 35%.
- Масса HCl = 234 г × 0,35 = 81,9 г.
Шаг 3: Определение количества хлора, который получится в реакции
Реакция между соляной кислотой и оксидом марганца(IV) выглядит следующим образом:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2 Cl2 + 2 H2O
- Из уравнения видно, что 1 моль MnO2 реагирует с 4 молями HCl и образует 2 моля Cl2.
- Теперь найдем количество вещества HCl: количество HCl = масса / молярная масса. Молярная масса HCl = 36,5 г/моль.
- Количество HCl = 81,9 г / 36,5 г/моль ≈ 2,25 моль.
- Количество MnO2 = 26,1 г / (54,9 г/моль + 16 г/моль) = 26,1 г / 86,9 г/моль ≈ 0,3 моль.
Шаг 4: Определение, какая из реагирующих веществ является лимитирующей
- По уравнению, 1 моль MnO2 требует 4 моль HCl.
- 0,3 моль MnO2 требует 1,2 моль HCl (0,3 моль × 4 моль HCl/1 моль MnO2).
- У нас есть 2,25 моль HCl, значит, HCl не является лимитирующим реагентом, а лимитирующим является MnO2.
Шаг 5: Определение количества хлора, который получится
- Согласно уравнению, 1 моль MnO2 дает 2 моля Cl2.
- Следовательно, 0,3 моль MnO2 даст 0,6 моль Cl2.
Шаг 6: Перевод количества Cl2 в объем
- При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л.
- Объем Cl2 = 0,6 моль × 22,4 л/моль = 13,44 л.
Шаг 7: Определение, сколько граммов гидроксида натрия прореагирует с этим количеством хлора
Реакция между хлором и гидроксидом натрия выглядит следующим образом:
Cl2 + 2 NaOH → NaCl + NaClO + H2O
- 1 моль Cl2 реагирует с 2 молями NaOH.
- Количество NaOH, необходимое для 0,6 моль Cl2: 0,6 моль Cl2 × 2 моль NaOH/1 моль Cl2 = 1,2 моль NaOH.
- Молярная масса NaOH = 40 г/моль.
- Масса NaOH = 1,2 моль × 40 г/моль = 48 г.
Ответ: 13,44 литров хлора и 48 граммов гидроксида натрия смогут прореагировать с этим количеством хлора.