Pequenas quantidades de gás cloro (Cl2) podem ser geradas em laboratório pela reação do óxido de manganês(IV) sólido com solução aquosa de ácido clorídrico. Além do cloro, forma-se água líquida e cloreto de manganês(II) em solução.
b) Determine a massa de Cl2 que pode ser gerada a partir de 42,70 g do óxido de manganês(IV).

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Queremos descobrir qual a massa de gás cloro ( Cl2) que pode ser produzida a partir de 42,70 gramas de óxido de manganês(IV) ( MnO2) quando ele reage com ácido clorídrico ( HCl). Para resolver isso, vamos usar a estequiometria, que é a parte da química que relaciona as quantidades de reagentes e produtos em uma reação química. Precisamos primeiro saber a fórmula balanceada da reação para relacionar as substâncias envolvidas.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação química da reação entre o óxido de manganês(IV) ( MnO2) e o ácido clorídrico ( HCl). Sabemos que essa reação produz gás cloro ( Cl2), água ( H2O) e cloreto de manganês(II) ( MnCl2). A equação não balanceada fica assim:
MnO2 + HCl Cl2 + H2O + MnCl2

Passo 3

Agora, vamos balancear essa equação para garantir que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo nos reagentes e nos produtos. Vamos contar os átomos de cada elemento:
  • Mn: 1 em ambos os lados.
  • O: 2 no reagente ( MnO2) e 1 no produto ( H2O).
  • H: 1 no reagente ( HCl) e 2 no produto ( H2O).
  • Cl: 1 no reagente ( HCl) e 2 no gás cloro ( Cl2) e 2 no MnCl2, totalizando 4 no lado dos produtos.
Para balancear, ajustamos os coeficientes:
MnO2 + 4HCl 2Cl2 + 2H2O + MnCl2
Agora, a equação está balanceada:
  • Mn: 1 em ambos os lados.
  • O: 2 em ambos os lados.
  • H: 4 no reagente e 4 no produto.
  • Cl: 4 no reagente e 4 no produto.

Passo 4

Com a equação balanceada, podemos usar a relação molar para encontrar a massa de Cl2 produzida. Primeiro, vamos calcular quantos mols de MnO2 temos:
A massa molar de MnO2:
  • Mn: 54,94 g/mol
  • O: 16,00 g/mol × 2 = 32,00 g/mol
  • Total: 54,94 + 32,00 = 86,94 g/mol
Número de mols de MnO2:
n = 42,70 g86,94 g/mol approx 0,4917 mol

Passo 5

Segundo a equação balanceada, 1 mol de MnO2 produz 2 mols de Cl2. Assim, a quantidade de mols de Cl2 produzida é:
nCl2 = 0,4917 mol times 2 = 0,9834 mol

Passo 6

Agora, para encontrar a massa de Cl2, usamos a massa molar do cloro:
Massa molar de Cl2:
  • Cl: 35,45 g/mol × 2 = 70,90 g/mol
Então, a massa de Cl2 é:
Massa = 0,9834 mol times 70,90 g/mol approx 69,72 g

Resposta

A massa de Cl2 que pode ser gerada a partir de 42,70 g de MnO2 é aproximadamente 69,72 gramas.

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