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
解:
(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MnO2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.
.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问题分析能力。
解题核心思路:
- 第(1)题需通过氯气体积计算其质量,结合化学方程式中MnO₂与Cl₂的摩尔比,求出所需MnO₂的质量。
- 第(2)题需理解反应物浓度变化对反应的影响,明确实验中需保证反应充分进行的实际需求。
关键点:
- 单位换算(体积→质量)与化学计量关系的准确应用。
- 实际实验中固体试剂需过量的原因分析。
第(1)题
步骤1:计算氯气总质量
每瓶体积为$0.1\ \text{L}$,密度为$2.91\ \text{g/L}$,则单瓶氯气质量为:
$0.1\ \text{L} \times 2.91\ \text{g/L} = 0.291\ \text{g}$
4瓶总质量为:
$0.291\ \text{g} \times 4 = 1.164\ \text{g}$
步骤2:根据化学方程式列比例
化学方程式:
$\text{MnO}_2 + 4\text{HCl} \xrightarrow{\Delta} \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$
MnO₂与Cl₂的摩尔比为$1:1$,对应质量比为$87:71$。设需MnO₂质量为$x$,则:
$\frac{87}{71} = \frac{x}{1.164}$
解得:
$x = \frac{87 \times 1.164}{71} = 1.43\ \text{g}$
第(2)题
关键分析:
反应中浓盐酸随反应进行浓度降低,当变为稀盐酸时反应停止。过量MnO₂可确保剩余HCl充分反应,生成更多Cl₂,减少试剂浪费。