2. Какой объём хлора (н. у.) можно получить из 100 мл 25%-ной соляной кислоты (ρ = 1,12 г/мл) в результате реакции с двумя окислителями — перманганатом калия и оксидом марганца(IV)? Совпали ли полученные значения? Как вы думаете, почему?

Дано: V раствора HCl = 100 мл; массовая доля HCl = 25%; плотность раствора = 1,12 г/мл; Vₘ = 22,4 л/моль.

Масса раствора: m раствора = ρV = 1,12 · 100 = 112 г.

Масса и количество вещества HCl: m(HCl) = 0,25 · 112 = 28 г; n(HCl) = 28 / 36,5 ≈ 0,767 моль.

1. Окислитель — перманганат калия.

Уравнение реакции: 2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O.

По уравнению 16 моль HCl дают 5 моль Cl₂, поэтому n(Cl₂) = 0,767 · 5 / 16 ≈ 0,240 моль.

V(Cl₂) = nVₘ ≈ 0,240 · 22,4 ≈ 5,37 л.

2. Окислитель — оксид марганца(IV).

Уравнение реакции: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O.

По уравнению 4 моль HCl дают 1 моль Cl₂, поэтому n(Cl₂) = 0,767 / 4 ≈ 0,192 моль.

V(Cl₂) = nVₘ ≈ 0,192 · 22,4 ≈ 4,30 л.

В обоих расчётах HCl окисляется до Cl₂; окислителями являются соответственно MnO₄⁻ и MnO₂, восстановителем — Cl⁻. Расчётные объёмы не совпали: при реакции с KMnO₄ получается примерно на 1,07 л больше хлора. Причина — различное соотношение HCl и Cl₂ в уравнениях реакций.

Ответ: с KMnO₄ — примерно 5,37 л Cl₂; с MnO₂ — примерно 4,30 л Cl₂. Значения не совпадают.