Решение: Прокаливание хлората калия
Навеску хлората калия массой 9,8 г осторожно прокалили. Часть соли разложилась с выделением газа, объём которого составил 672 мл (н.у.), другая часть подверглась диспропорционированию, а некоторая часть не успела разложиться. Остаток, полученный после нагревания соли, растворили в 150 мл воды. Массовая доля хлорида калия в полученном растворе составила 1,17 %. Рассчитайте массовую долю перхлората калия в твёрдом остатке после прокаливания исходной навески.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
Решение по шагам
12 шаговПри нагревании хлорат калия частично разлагается с выделением кислорода:
$$2\mathrm{KClO_3}\xrightarrow{t}2\mathrm{KCl}+3\mathrm{O_2}$$Другая часть хлората калия диспропорционирует:
$$4\mathrm{KClO_3}\xrightarrow{t}3\mathrm{KClO_4}+\mathrm{KCl}$$Вычислим количество вещества кислорода при нормальных условиях:
$$n(\mathrm{O_2})=\frac{V(\mathrm{O_2})}{V_m}=\frac{0{,}672\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}030\ \mathrm{моль}$$По первому уравнению количество хлората калия, разложившегося с выделением кислорода, равно:
$$n_1(\mathrm{KClO_3})=\frac{2}{3}n(\mathrm{O_2})=\frac{2}{3}\cdot0{,}030=0{,}020\ \mathrm{моль}$$Масса твёрдого остатка равна массе исходной навески за вычетом массы выделившегося кислорода:
$$m(\mathrm{O_2})=0{,}030\cdot32=0{,}960\ \mathrm{г};\quad m_{\text{ост}}=9{,}8-0{,}960=8{,}840\ \mathrm{г}$$Масса полученного раствора составляет:
$$m_{\text{р-ра}}=150+8{,}840=158{,}840\ \mathrm{г}$$По массовой доле найдём массу хлорида калия в растворе:
$$m(\mathrm{KCl})=0{,}0117\cdot158{,}840=1{,}858428\ \mathrm{г}$$Из первой реакции образовалось $0{,}020$ моль хлорида калия, то есть:
$$m_1(\mathrm{KCl})=0{,}020\cdot74{,}5=1{,}490\ \mathrm{г}$$Пусть $x$ моль хлората калия вступило в реакцию диспропорционирования. По второму уравнению из него образуется $x/4$ моль хлорида калия:
$$m_2(\mathrm{KCl})=\frac{x}{4}\cdot74{,}5$$Составим уравнение для массы хлорида калия:
$$1{,}490+\frac{x}{4}\cdot74{,}5=1{,}858428;\quad x=0{,}01978\ \mathrm{моль}$$Количество перхлората калия, образовавшегося при диспропорционировании, равно $3x/4$. Его масса:
$$n(\mathrm{KClO_4})=\frac{3}{4}x=0{,}014835\ \mathrm{моль};\quad m(\mathrm{KClO_4})=0{,}014835\cdot138{,}5\approx2{,}055\ \mathrm{г}$$Вычислим массовую долю перхлората калия в твёрдом остатке:
$$\omega(\mathrm{KClO_4})=\frac{2{,}055}{8{,}840}\cdot100\%\approx23{,}2\%$$Массовая доля перхлората калия в твёрдом остатке составляет примерно $23{,}2\%$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Использовать неверное соотношение между количеством кислорода и количеством разложившегося хлората калия.
Не учитывать массу кислорода при определении массы твёрдого остатка.
Рассчитать массовую долю перхлората калия относительно исходной навески, а не относительно твёрдого остатка.
Принять массу воды за массу раствора при вычислении массы хлорида калия.