V(Cl2) = 6,72 л; m(NaOH) = 24 г
Пояснение:
При добавлении соляной кислоты к оксиду марганца (IV) протекает реакция:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
Вычислим массы хлороводорода и массу соляной кислоты в растворе:
m(р−ра 35%-ной HCl) = V(р−ра HCl) . ρ(р−ра HCl) = 200 мл . 1,17 г/мл = 234 г
m(HCl) = M(HCl) . w(HCl)%/100% = 234 г . 35%/100% = 81,9 г
Отсюда количество HCl:
ν(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 81,9 г/36,5 г/моль = 2,244 моль
Количество оксида марганца (IV):
ν(MnO2) = m(MnO2)/M(MnO2) = 26,1 г/87 г/моль = 0,3 моль
По уравнению реакции ν(MnO2) = ¼ ν(HCl), а по условию ν(MnO2) < ¼ν(HCl), следовательно, MnO2 – вещество в недостатке, полностью прореагирует с соляной кислотой.
По уравнению реакции ν(MnO2) = ν(Cl2) = 0,3 моль, поэтому объем выделившегося при н.у. хлора равен:
V(Cl2) = Vm . ν(Cl2) = 22,4 л/моль . 0,3 моль = 6,72 л
В холодном растворе щелочь взаимодействует с хлором с образованием гипохлорита (NaClO) и хлорида (NaCl) натрия (реакция диспропорционирования):
Cl2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H2O
По уравнению реакции ν(Cl2) = ½ ν(NaOH), поэтому ν(NaOH) = 0,3 моль . 2 = 0,6 моль
Масса гидроксида натрия, прореагировавшего с хлором в холодном растворе, равна:
m(NaOH) = M(NaOH) . ν(NaOH) = 40 г/моль . 0,6 моль = 24 г