Question

18．8.70gMnO₂与100mL12mol/L的浓盐酸共热（假设HCl没有损失），反应结束后，将剩余的溶液加水稀释至100mL．取出10mL溶液加入足量AgNO₃溶液，有白色沉淀生成．求
（1）写出制取氯气反应的化学方程式；
（2）试通过计算判断哪一种反应物过量，写出计算步骤；
（3）反应中生成的Cl₂在标准状况下的体积是多少升？
（4）10.0mL溶液加入AgNO₃溶液后生成沉淀的质量．

Answer 1

分析 （1）加热条件下二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）根据n=$\frac{m}{M}$计算出二氧化锰的物质的量，再根据n=cV计算出100mL12mol/L浓盐酸中含有HCl的物质的量，结合反应方程式判断过量情况；
（3）根据不足量计算出生成氯气的物质的量，最后根据V=nVm计算出生成氯气在标准状况下的体积
（4）加入过量硝酸银溶液反应生成AgCl沉淀，根据Cl元素守恒可计算出生成氯化银的物质的量，然后根据m=nM计算出生成氯化银的质量．

解答 解：（1）加入二氧化锰与浓盐酸制取氯气，反应的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
答：发生反应为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）8.70gMnO₂的物质的量为：$\frac{8.70g}{87g/mol}$=0.1mol，100mL12mol/L的浓盐酸中含有HCl的物质的量为：12mol/L×0.1L=1.2mol，
根据反应MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O可知，0.1mol二氧化锰完全反应消耗HCl的物质的量为：0.1mol×4=0.4mol＜1.2mol，说明浓盐酸过量，
答：0.1mol二氧化锰完全反应消耗HCl的物质的量为：0.1mol×4=0.4mol＜n（HCl）=1.2mol，说明浓盐酸过量；
（3）根据（2）可知生成的氯气按照二氧化锰的量计算，
MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
 1                                           1
0.1mol                               n（Cl₂）
则生成氯气的物质的量为0.1mol，标准状况下0.1mol氯气的体积为：22.4L/mol×0.1mol=2.24L，
答：标准状况下生成Cl₂的体积为2.24L；
（4）反应MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O中HCl被氧化生成氯气，根据Cl元素守恒可知发生氧化反应的HCl的物质的量为：n（HCl）=2n（Cl₂）=0.1mol×
2=0.2mol，
100mL12mol/L的浓盐酸中含有HCl的物质的量为1.2mol，被氧化生成氯气的HCl的物质的量为0.2mol，则反应后溶液中含有氯离子的物质的量为：1.2mol-0.2mol=1.0mol，
根据Cl元素守恒可知生成AgCl的物质的量为1.0mol，质量为：143.5g/mol×1.0mol=143.5g，
答：向反应后的溶液中加入过量的AgNO₃溶液，则能生成143.5gAgCl沉淀．

点评 本题考查化学方程式的计算，题目难度中等，正确判断过量情况为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用，试题培养了学生的化学计算能力．