实验室里通常用MnO2与浓盐酸反应制取氯气,其反应的化学方程式为:MnO2+4HCl△= MnCl2+Cl2↑+2H2O为进行有关氯气的性质实验,需要4瓶容积为100mL的氯气(室温下,氯气的密度为2.91g/L) (1) 制取4瓶氯气,理论上需要MnO2固体的质量是多少? (2) 实际称取的MnO2固体的质量必须适当多于理论量,主要原因是什么?
实验室里通常用MnO2与浓盐酸反应制取氯气,其反应的化学方程式为:MnO2+4HCl△= MnCl2+Cl2↑+2H2O为进行有关氯气的性质实验,需要4瓶容积为100mL的氯气(室温下,氯气的密度为2.91g/L)
(1) 制取4瓶氯气,理论上需要MnO2固体的质量是多少?
(2) 实际称取的MnO2固体的质量必须适当多于理论量,主要原因是什么?
题目解答
答案
(1)4瓶氯气的质量=0.1L×2.91g/L×4=1.164g,设需要二氧化锰的质量为x,
87g 71g
x 1.164g
87g:71g=x:1.164g
x=1.43g
答:理论上需要MnO 2固体的质量是1.43g;
(2)过量的二氧化锰可以使盐酸充分反应,减少盐酸的使用,
答:过量的二氧化锰可以使盐酸充分反应.故答案为:
(1) 1.43g;
(2) 过量的二氧化锰可以使盐酸充分反应.
本题考查根据方程式的计算,明确物质之间的关系式即可解答,注意浓盐酸和二氧化锰反应但稀盐酸和二氧化锰不反应.就可顺利完成本题,属于基础知识的考查.
解析
考查要点:本题主要考查化学方程式的计算及实验实际因素对理论值的影响。
解题思路:
- 第一问:根据生成氯气的体积计算其质量,利用化学方程式中MnO₂与Cl₂的摩尔比,求出所需MnO₂的质量。
- 第二问:结合浓盐酸与二氧化锰反应的特性,分析实际实验中需多加MnO₂的原因。
关键点:
- 化学方程式中物质的量关系是计算的核心。
- 浓盐酸变稀后反应停止是实际用量多于理论值的关键原因。
第(1)题
步骤1:计算氯气的总质量
4瓶氯气的总体积为:
$4 \times 0.1 \, \text{L} = 0.4 \, \text{L}$
总质量为:
$0.4 \, \text{L} \times 2.91 \, \text{g/L} = 1.164 \, \text{g}$
步骤2:根据化学方程式列比例
化学方程式中,MnO₂与Cl₂的摩尔比为1:1。
设所需MnO₂的质量为$x$,则:
$\frac{87}{71} = \frac{x}{1.164}$
解得:
$x = \frac{1.164 \times 87}{71} \approx 1.43 \, \text{g}$
第(2)题
关键分析:
浓盐酸与MnO₂反应生成Cl₂,但当盐酸浓度降低到一定程度时,反应会停止。实际实验中,无法确保所有HCl均参与反应,因此需多加MnO₂以保证盐酸充分反应,生成足够的Cl₂。