PROBLEMA 4.
- Se hace reaccionar completamente una muestra de
dióxido de manganeso con ácido clorhídrico comercial, de una riqueza en peso
del 38% y de densidad 1, 18 kg·L⁻¹, obteniéndose cloro gaseoso y Mn²⁺ .
A)
Escribe y ajusta las semirreacciones de oxidación
y reducción.
Semirreacción de oxidación : 2 Cl⁻ – 2 e⁻ → Cl₂
Semirreacción de reducción : MnO₂ + 4 H⁺ + 2 e⁻ → Mn²⁺ + 2 H₂O
b)
Escribe la reacción molecular global que tiene
lugar.
2 Cl⁻ +
MnO₂ + 4 H⁺ → Cl₂ +
Mn²⁺ + 2 H₂O, y llevando los coeficientes a la ecuación
molecular, teniendo presente que los 4 H + corresponden a 4 HCl, se tiene : 4 HCl + MnO₂ → Cl₂ + MnCl₂ +
2 H₂O.
C)
¿Cuál es la masa de la muestra de dióxido de
manganeso si se obtuvieron 7, 3 L de gas cloro, medidos a 1 atm y 20 ºC?
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=n%20%5Cfrac%7BP.V%7D%7BR.T%7D%3D%20%5Cfrac%7B1atm%0A7%2C3L%7D%7B0.082atm%20L.%20mol%5E%7B-1%7D%20K%5E%7B-1%7D.%20293K%20%7D%20" /> = 0, 3 moles de Cl₂, y como la estequiometría de la reacción
indica que un mol de MnO₂
produce un mol de cloro, los moles de la muestra de MnO₂.
Son 0, 3, a los que corresponden la masa 0, 3
moles MnO₂ <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cfrac%7B87g%20MnO%0A_%7B2%7D%20%7D%7B1mol%20MnO%20_%7B2%7D%20%7D" /> = 26, 1g de MnO₂
d)
¿Qué volumen de ácido clorhídrico comercial se
consume?
Por estequiometría : <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cfrac%7BHCl%7D%7BCl_%7B2%7D%7D%3D%20%5Cfrac%7B4%7D%7B1%7D%3D%5C%20%5Ctextgreater%20%5C%20n%28HCl%29%3D4n%28Cl_%7B2%7D%29%20%20%20" />
n(HCl) = 4· 0, 3 = 1, 2 mol : m(HCl) = n(HCl)· M(HCl) = 1, 2 mol· 36, 5 g / mol = 43, 8 g
En la reacción se consumen 43, 8 g de HCl, si proviene de una disolución de 38% de riqueza en peso, la masa de disolución necesaria será : <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%25Peso%3D%20%5Cfrac%7Bm_%7Bs%7D%7D%7Bm_%7Bd%2Bs%7D%7D.100%3D%5C%20%5Ctextgreater%20%5C%20m_%7Bd%2Bs%7D%3D%20%5Cfrac%7Bm_%7Bs%7D%7D%7B%25Peso%7D.100%3D%20%5Cfrac%7B43%2C8%7D%7B38%7D.100%3D115%2C3g%20%20%20%20" />
Prueba de Selectividad Madrid, Junio 2011, QUIMICA.