Problema 1 · Química Aplicada I UB 2023

Context

Una tècnica habitual d'obtenció de clor gasós al laboratori es basa en la reacció de l'àcid clorhídric amb un agent oxidant fort com el permanganat de potassi, d'acord amb la següent equació química ajustada:

$$2\ \mathrm{KMnO_4} + 16\ \mathrm{HCl} \rightarrow 2\ \mathrm{KCl} + 2\ \mathrm{MnCl_2} + 8\ \mathrm{H_2O} + 5\ \mathrm{Cl_2}$$

Es mesclen 502 mL d'una solució aquosa 0,500 M de permanganat de potassi ($\mathrm{KMnO_4}$) amb 1,315 L d'una dissolució al 5% en massa d'àcid clorhídric ($\mathrm{HCl}$) que posseeix una densitat de 1,012 g/mL.

Dades de masses atòmiques:

$\mathrm{Mn} = 54,94\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$; $\mathrm{K} = 39,10\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$; $\mathrm{O} = 16,00\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$; $\mathrm{Cl} = 35,45\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$; $\mathrm{H} = 1,0079\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

1.1

Quin és el reactiu limitant del procés? Justifiqueu la resposta de manera quantitativa calculant els mols inicials de cada reactiu i les relacions estequiomètriques necessàries.

1.2

Quin dels reactius es troba en excés? Calculeu quina quantitat d'aquest reactiu queda sense reaccionar, expressant el resultat tant en nombre de mols com en grams.

1.3

Si experimentalment s'obtenen 37,2 grams de clor ($\mathrm{Cl_2}$), determineu quin és el rendiment percentual de la reacció.

%