無機物質の問題

酸化マンガン(IV) ${\text{MnO}}_2$ $1.74\text{g}$ に過剰の濃塩酸を加えて加熱し、塩素を発生させた。この反応は次の化学反応式で表される。
$${\text{MnO}}_2+4\text{HCl}⟶{\text{MnCl}}_2+{\text{Cl}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$$
酸化マンガン(IV) はすべて反応し、発生した塩素はすべて捕集されたものとする。塩素は理想気体とみなし、標準状態（$0{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$）での気体のモル体積を $22.4\text{L/mol}$、原子量を $\text{O}=16$, $\text{Mn}=55$ とする。発生した塩素の体積は標準状態で何 $\text{L}$ か。有効数字 2 桁で求めよ。

銅 $0.635\text{g}$ に過剰の濃硝酸を加えたところ、銅はすべて溶けて二酸化窒素が発生した。この反応は次の化学反応式で表される。
$$\text{Cu}+4{\text{HNO}}_3⟶{\text{Cu(NO}}_3{)}_2+2{\text{NO}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$$
発生した二酸化窒素はすべて捕集されたものとし、理想気体とみなす。また、二酸化窒素の一部が四酸化二窒素に変化することや、水に溶けることは考えない。捕集した二酸化窒素の体積は、$27{}^{\circ }\text{C}$、$1.0\times 10^5\text{Pa}$ で何 $\text{L}$ か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、原子量は $\text{Cu}=63.5$、気体定数は $R=8.3\times 10^3\text{Pa}\cdot \text{L}/(\text{K}\cdot \text{mol})$ とする。

硫酸は工業的には接触法でつくられる。硫黄 $\text{S}$ を原料とする接触法は、次の 3 つの反応で表される。
$$\text{S}+{\text{O}}_2⟶{\text{SO}}_2(1)$$
$$2{\text{SO}}_2+{\text{O}}_2⟶2{\text{SO}}_3(2)$$
$${\text{SO}}_3+{\text{H}}_2\text{O}⟶{\text{H}}_2{\text{SO}}_4(3)$$
硫黄 $1.60\text{kg}$ をすべて硫酸に変えたとき、質量パーセント濃度 $98.0\%$ の濃硫酸は何 kg 得られるか。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{H}=1.0$、$\text{O}=16$、$\text{S}=32$ とし、反応 $(1)$〜$(3)$ はすべて完全に進むものとする。

鉄は工業的には、溶鉱炉（高炉）で鉄鉱石をコークスから生じた一酸化炭素で還元してつくられる。酸化鉄(III) ${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3$ を質量パーセントで $80.0\%$ 含む鉄鉱石 $1.00\text{t}$ から得られる鉄 $\text{Fe}$ の質量は何 kg か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、還元は次の化学反応式で表されるものとし、鉄鉱石中の酸化鉄(III) はすべて反応して鉄になり、鉄鉱石中の酸化鉄(III) 以外の成分には鉄が含まれないものとする。原子量は $\text{O}=16$、$\text{Fe}=56$ とし、$1\text{t}=1000\text{kg}$ である。
$${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3+3\text{CO}⟶2\text{Fe}+3{\text{CO}}_2$$

硫酸は工業的には接触法でつくられる。硫黄を原料とする接触法は、次の 3 つの反応で表される。
$$\text{S}+{\text{O}}_2⟶{\text{SO}}_2$$
$$2{\text{SO}}_2+{\text{O}}_2⟶2{\text{SO}}_3$$
$${\text{SO}}_3+{\text{H}}_2\text{O}⟶{\text{H}}_2{\text{SO}}_4$$
硫黄 $8.0\text{kg}$ がすべて反応し、硫黄原子がすべて硫酸 ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ になったとする。得られた硫酸をすべて用いて、質量パーセント濃度 $98\%$ の濃硫酸をつくると、その質量は何 $\text{kg}$ になるか。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、原子量は $\text{H}=1.0$, $\text{O}=16$, $\text{S}=32$ とする。