Шешімі: Прокаливание хлората калия
Навеску хлората калия массой 11,025 г осторожно нагрели. При этом часть её подверглась диспропорционированию, часть разложилась с выделением газа, а некоторая часть не разложилась. Масса получившегося твёрдого остатка составила 10,065 г. Этот остаток растворили в 110 мл воды и получили раствор с массовой долей хлорида калия 2 %. Рассчитайте массовую долю перхлорат-ионов в твёрдом остатке после прокаливания хлората калия.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
Шешім по шагам
7 қадамУравнение диспропорционирования хлората калия:
$$4\mathrm{KClO_3}\rightarrow3\mathrm{KClO_4}+\mathrm{KCl}$$Уравнение разложения хлората калия с выделением кислорода:
$$2\mathrm{KClO_3}\rightarrow2\mathrm{KCl}+3\mathrm{O_2}$$Количество выделившегося кислорода определяем по уменьшению массы: $m(\mathrm{O_2})=11{,}025-10{,}065=0{,}960\ \text{г}$.
$$n(\mathrm{O_2})=\frac{0{,}960\ \text{г}}{32\ \text{г/моль}}=0{,}030\ \text{моль}$$По уравнению разложения $2\mathrm{KClO_3}\rightarrow2\mathrm{KCl}+3\mathrm{O_2}$ количество разложившегося хлората равно $n(\mathrm{KClO_3})=\frac{2}{3}\cdot0{,}030=0{,}020\ \text{моль}$. При этом образуется $n(\mathrm{KCl})=2\cdot0{,}020=0{,}040\ \text{моль}$ хлорида калия.
Масса раствора при плотности воды $1\ \text{г/мл}$: $m(\text{раствора})=110+10{,}065=120{,}065\ \text{г}$. Тогда масса KCl по условию должна быть $m(\mathrm{KCl})=0{,}02\cdot120{,}065=2{,}4013\ \text{г}$.
Количество KCl, рассчитанное по массовой доле: $n(\mathrm{KCl})=\frac{2{,}4013\ \text{г}}{74{,}5\ \text{г/моль}}\approx0{,}0322\ \text{моль}$.
Получаем противоречие: только при разложении с выделением кислорода образуется $0{,}040\ \text{моль}$ KCl, что соответствует массе $0{,}040\cdot74{,}5=2{,}980\ \text{г}$ и уже превышает рассчитанные по условию $2{,}4013\ \text{г}$. Диспропорционирование может только дополнительно увеличить количество KCl.
При приведённых в условии числах задача не имеет физически корректного решения: исходные данные противоречат уравнениям реакций.
Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать, что реакция разложения с выделением кислорода уже образует 0,040 моль KCl.
Считать массовую долю KCl от массы воды, а не от общей массы раствора.
Игнорировать получившееся противоречие и вычислять отрицательное количество вещества или отрицательную массовую долю перхлорат-ионов.