Решение реакции KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O методом электронного баланса

Решение заданий из представленного фрагмента. Задание 20 Условие: Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в схеме реакции: \[ KMnO_4 + HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + KCl + H_2O \] Решение: 1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют: Марганец в \( KMnO_4 \) имеет степень окисления \( +7 \), в \( MnCl_2 \) она становится \( +2 \). Хлор в \( HCl \) имеет степень окисления \( -1 \), в \( Cl_2 \) она становится \( 0 \). 2. Составим электронный баланс: \[ Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2} \quad | \times 2 \] (процесс восстановления) \[ 2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0 \quad | \times 5 \] (процесс окисления) 3. Расставим основные коэффициенты в уравнение: \[ 2KMnO_4 + 16HCl = 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 2KCl + 8H_2O \] 4. Укажем окислитель и восстановитель: \( KMnO_4 \) (или \( Mn^{+7} \)) — окислитель. \( HCl \) (или \( Cl^{-} \)) — восстановитель. Задание 21 Условие: Напишите молекулярные уравнения реакций для схемы превращений: \[ HCl \rightarrow Cl_2 \xrightarrow{NaBr} X_1 \xrightarrow{AgNO_3} X_2 \] Решение: 1. Получение хлора из соляной кислоты (например, при взаимодействии с оксидом марганца (IV)): \[ 4HCl + MnO_2 = MnCl_2 + Cl_2 + 2H_2O \] 2. Взаимодействие хлора с бромидом натрия (хлор как более активный галоген вытесняет бром): \[ Cl_2 + 2NaBr = 2NaCl + Br_2 \] Следовательно, вещество \( X_1 \) — это \( NaCl \) (хлорид натрия). 3. Взаимодействие хлорида натрия с нитратом серебра (реакция ионного обмена с образованием осадка): \[ NaCl + AgNO_3 = AgCl \downarrow + NaNO_3 \] Следовательно, вещество \( X_2 \) — это \( AgCl \) (хлорид серебра). Задание 22 Условие: При взаимодействии аммиака с раствором азотной кислоты получен нитрат аммония массой 240 г, выход продукта составил 75%. Какой объем аммиака (н. у.) был использован? Решение: 1. Запишем уравнение реакции: \[ NH_3 + HNO_3 = NH_4NO_3 \] 2. Найдем теоретическую массу нитрата аммония (\( m_{теор} \)), которую должны были получить при 100% выходе: \[ m_{теор} = \frac{m_{практ}}{\eta} = \frac{240 \text{ г}}{0,75} = 320 \text{ г} \] 3. Вычислим количество вещества нитрата аммония: Молярная масса \( M(NH_4NO_3) = 14 + 4 + 14 + 16 \times 3 = 80 \text{ г/моль} \). \[ n(NH_4NO_3) = \frac{m_{теор}}{M} = \frac{320 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 4 \text{ моль} \] 4. По уравнению реакции количество вещества аммиака равно количеству вещества нитрата аммония: \[ n(NH_3) = n(NH_4NO_3) = 4 \text{ моль} \] 5. Вычислим объем аммиака при нормальных условиях (\( V_m = 22,4 \text{ л/моль} \)): \[ V(NH_3) = n \times V_m = 4 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 89,6 \text{ л} \] Ответ: 89,6 л.