Выход хлора по двум последовательным реакциям
Хлор, полученный действием избытка концентрированной соляной кислоты на 17,4 г оксида марганца (IV), использовали для получения хлорида железа (III). В результате реакции получено 14,625 г хлорида железа (III) с выходом 75%. Вычислите выход хлора в первой реакции.
Дано
`m(MnO_2) = 17.4 text{ г}`
`m_text{практ.}(FeCl_3) = 14.625 text{ г}`
`η(FeCl_3) = 75%`
Найти
`η(Cl_2) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций:
`MnO_2 + 4HCl = MnCl_2 + Cl_2 text{↑} + 2H_2O`
`2Fe + 3Cl_2 = 2FeCl_3`
Найдём теоретическую массу хлорида железа(III):
`m_text{теор.}(FeCl_3) = (100 * m_text{практ.}(FeCl_3))/(η(FeCl_3)) = (100 * 14.625)/(75) = 19.5 text{ г}`
Найдём теоретическое количество вещества хлорида железа(III):
`n_text{теор.}(FeCl_3) = (m_text{теор.}(FeCl_3))/(M(FeCl_3)) = 19.5/162.5 = 0.12 text{ моль}`
Практическое количество вещества хлора полученное в первой реакции:
`n_text{практ.}(Cl_2) = (3 * n_text{теор.}(FeCl_3))/2 = (3 * 0.12)/2 = 0.18 text{ моль}`
Найдём количество вещества оксида марганца(IV):
`n(MnO_2) = (m(MnO_2))/(M(MnO_2)) = 17.4/87 = 0.2 text{ моль}`
Согласно первому уравнению реакции, теоретическое количество вещества хлора равно количеству вещества оксида марганца(IV):
`n_text{теор.}(Cl_2) = n(MnO_2) = 0.2 text{ моль}`
Вычислим выход хлора в первой реакции:
`η(Cl_2) = (100 * n_text{практ.}(Cl_2))/(n_text{теор.}(Cl_2)) = (100 * 0.18)/(0.2) = 90%`
Ответ
`η(Cl_2) = 90%`