Вопрос школьника
Смесь диоксида марганца с диоксидом неизвестного элемента массой 33,7 г обработали избытком соляной кислоты. При этом выделилось 6,72 л хлора (н. у.). Определите неизвестный диоксид, если с соляной кислотой он реагирует так же, как и MnO2, а молярное соотношение диоксидов в смеси равно 5:1.
Ответ от учителя
Дано:
— Масса смеси диоксида марганца и диоксида неизвестного элемента — 33,7 г
— Объем выделившегося хлора — 6,72 л (н. у.)
— Молярное соотношение диоксидов в смеси — 5:1
Нам нужно определить массу диоксида неизвестного элемента в смеси. Для этого нужно использовать информацию о реакции соляной кислоты с диоксидами.
Уравнение реакции диоксида марганца с соляной кислотой:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2
Уравнение реакции неизвестного диоксида с соляной кислотой:
XO2 + 4HCl → XCl2 + 2H2O + Cl2
Где X — неизвестный элемент.
Мы знаем, что молярное соотношение диоксидов в смеси равно 5:1. Это означает, что если мы возьмем 5 моль диоксида марганца, то в смеси будет 1 моль диоксида неизвестного элемента.
Масса 5 моль диоксида марганца:
m(MnO2) = M(MnO2) * n(MnO2) = 86,94 г/моль * 5 моль = 434,7 г
Масса 1 моль диоксида неизвестного элемента:
m(XO2) = M(XO2) * n(XO2) = x г/моль * 1 моль = x г
Общая масса смеси диоксидов:
m(MnO2 + XO2) = 33,7 г
Масса диоксида марганца в смеси:
m(MnO2) = 5/6 * m(MnO2 + XO2) = 5/6 * 33,7 г = 28,08 г
Масса диоксида неизвестного элемента в смеси:
m(XO2) = 1/6 * m(MnO2 + XO2) = 1/6 * 33,7 г = 5,62 г
Теперь мы можем использовать информацию о выделившемся хлоре, чтобы определить массу диоксида неизвестного элемента.
Объем выделившегося хлора связан с количеством выделенного хлора следующим образом:
V(Cl2) = n(Cl2) * 22,4 л/моль
Где 22,4 л/моль — объем 1 моля газа при нормальных условиях (н. у.).
Количество выделенного хлора равно количеству диоксида марганца в реакции:
n(Cl2) = n(MnO2)
n(MnO2) = m(MnO2) / M(MnO2) = 28,08 г / 86,94 г/моль = 0,323 моль
Объем выделившегося хлора:
V(Cl2) = n(Cl2) * 22,4 л/моль = 0,323 моль * 22,4 л/моль = 7,23 л
Теперь мы можем использовать информацию о массе диоксида неизвестного элемента, чтобы определить его молярную массу.
Молярная масса диоксида неизвестного элемента:
M(XO2) = m(XO2) / n(XO2) = 5,62 г / (V(Cl2) / 22,4 л/моль) = 5,62 г / (7,23 л / 22,4 л/моль) = 17,5 г/моль
Ответ: молярная масса диоксида неизвестного элемента равна 17,5 г/моль.
