Question

El cloro gaseoso (Cl2) se obtiene disolviendo permanganato de potasio sólido (KMnO4) en disolución acuosa de cloruro de hidrógeno (HCl). Además del cloro gaseoso, se obtienen como productos de reacción las sales cloruro de manganeso (MnCl2) y cloruro de potasio (KCl). El cloro gaseoso que se produce, a 25°C y 1 atm, en esta reacción se obtiene un rendimiento del 80%. En un experimento se adicionan 3,0 gramos de permanganato de potasio a 10 mL de ácido clorhídrico de concentración 37% y densidad 1,18 g/mL.

A partir de los datos anteriores:

Escriba y balancee la reacción de óxido-reducción. Nota: Indique el número de oxidación sobre todas las especies.





Ayuda urgente

Calcule la masa de cloro gaseoso producido.

Calcule la masa total de sales obtenidas como producto de la reacción

Datos de masas molares: KMnO4:158,034 g/mol; HCl:36,460 g/mol; Cl2:70,906 g/mol ; MnCl2:95,211 ; KCl:74,5513 g/mol ; R= 0,08206 atm L / mol K El cloro gaseoso (Cl2) se obtiene disolviendo permanganato de potasio sólido (KMnO4) en disolución acuosa de cloruro de hidrógeno (HCl). Además del cloro gaseoso, se obtienen como productos de reacción las sales cloruro de manganeso (MnCl2) y cloruro de potasio (KCl). El cloro gaseoso que se produce, a 25°C y 1 atm, en esta reacción se obtiene un rendimiento del 80%. En un experimento se adicionan 3,0 gramos de permanganato de potasio a 10 mL de ácido clorhídrico de concentración 37% y densidad 1,18 g/mL.

A partir de los datos anteriores:

Escriba y balancee la reacción de óxido-reducción. Nota: Indique el número de oxidación sobre todas las especies.

Calcule la masa de cloro gaseoso producido.

Calcule la masa total de sales obtenidas como producto de la reacción

Datos de masas molares: KMnO4:158,034 g/mol; HCl:36,460 g/mol; Cl2:70,906 g/mol ; MnCl2:95,211 ; KCl:74,5513 g/mol ; R= 0,08206 atm L / mol K

Answer 1

Dada la reacción química entre permanganato de potasio y ácido clorhídrico, se pide escribir y balancear la ecuación química de oxidación - reducción y calcular la cantidad de cada producto en base a cantidades determinadas de reactivos. Los resultados obtenidos son:

Ecuación:  2 KMnO₄  +  16 HCl   →   2 MnCl₂  + 2 KCl  + 5 Cl₂ + 8 H₂O

Productos :  Cl₂ :  2,13 g

                    MnCl₂ (80% rendimiento) : 1,14 g

                    KCl (80% rendimiento) : 0,9 g

                   

Ecuación química:

KMnO₄  +  HCl   →    MnCl₂  +  KCl  +  Cl₂ + H₂O

Números de oxidación:

K⁺¹Mn⁺⁷O₄⁻²  +  H⁺¹Cl⁻¹   →    Mn⁺²Cl₂⁻¹  +  K⁺¹Cl⁻¹  +  Cl₂⁰ + H₂⁺¹O⁻²

Semi-reacciones:

Mn⁺⁷O₄⁻²    →    Mn⁺²

Cl⁻¹   →   Cl₂⁰

Mn⁺⁷O₄⁻²    →    Mn⁺²         Reducción

2 Cl⁻¹   →   Cl₂⁰                   Oxidación

Ajuste de oxigeno:

MnO₄⁻    →    Mn⁺²  + 4 H₂O

2 Cl⁻¹   →   Cl₂⁰          

Ajuste de hidrógeno:

Mn⁺⁷O₄⁻² + 8 H⁺   →    Mn⁺²  + 4 H₂O

2 Cl⁻¹   →   Cl₂⁰          

Ajuste de cargas:

Mn⁺⁷O₄⁻² + 8 H⁺ + 5e⁻  →    Mn⁺²  + 4 H₂O

2 Cl⁻¹   →   Cl₂⁰ + 2 e⁻            

2 Mn⁺⁷O₄⁻² + 16 H⁺ + 10 e⁻  →   2 Mn⁺²  + 8 H₂O

10 Cl⁻¹   →   5 Cl₂⁰ + 10 e⁻    

-------------------------------------------------------------------------

2 Mn⁺⁷O₄⁻² + 16 H⁺ + 10 e⁻ + 10 Cl⁻¹    →  2 Mn⁺²  + 8 H₂O +  5 Cl₂⁰ + 10 e⁻    

Ajuste de ecuación:

2 KMnO₄  + 16 HCl   →   2 MnCl₂  +  KCl  + 5 Cl₂ + 8 H₂O

2 KMnO₄  +  16 HCl   →   2 MnCl₂  + 2 KCl  + 5 Cl₂ + 8 H₂O

Cloro gaseoso producido a 25 °C y 1 atm con rendimiento de reacción de 80%

Reactivos:  3 g KMnO₄ y 10 ml HCl (concentración 37% - densidad 1,18 g/ml)

Calculamos masa de HCl disponible:

(37 g HCl/ 100 g solución) × (1,18 g solución/ ml)  × 10 ml  = 4,37 g HCl

Reactivos disponibles (moles):

4,37 g HCl / 36,46 g/mol = 0,12 mol

3 g KMnO₄ / 158,034 g/mol = 0,02 mol

De la ecuación química tenemos que reaccionan 2 moles de KMnO₄ con 16 moles de HCl, entonces:

moles HCl / moles KMnO₄ = 16/2 = 8

De las cantidades disponibles:

moles HCl / moles KMnO₄ = 0,12/0,02 = 6

El reactivo limitante es el HCl

Calculamos cuánto se produce de gas cloro:

Se producen 5 moles de Cl₂  a partir de 16 moles de HCl, entonces:

5 moles Cl₂ / 16 moles HCl  × 0,12 mol HCl = 0,0375 mol Cl₂

Ya que el rendimiento de la reacción es 80%:

( Cl₂ producido / 0,0375 ) = 0,80    ⇒   Cl₂ producido =  0,03 mol

Masa de Cl₂ producido = 0,03 mol ×  70,906 g/mol = 2,13 g

Calculamos cuánto se produce de MnCl₂:

Se producen 2 moles de MnCl₂  a partir de 16 moles de HCl, entonces:

2 moles MnCl₂ / 16 moles HCl  × 0,12 mol HCl = 0,015 mol MnCl₂

masa de MnCl₂ producida =  0,015 mol MnCl₂ ×  95,211 g/mol = 1,43 g

Para rendimiento de reacción de 80 % = 1,43 × 0,80 = 1,14 g

Calculamos cuánto se produce de KCl:

Se producen 2 moles de KCl  a partir de 16 moles de HCl, entonces:

2 moles KCl / 16 moles HCl  × 0,12 mol HCl = 0,015 mol KCl

masa de KCl producida =  0,015 mol KCl  ×  74,5513 g/mol =  1,12 g

Para rendimiento de reacción de 80 % = 1,12 × 0,80 = 0,90 g

Masa total de sales producida = 1,43 + 1,12 g = 2,55 g

Para rendimiento de reacción de 80 % =  1,14 + 0,90 = 2,04 g