Вопрос школьника
Хлор объемом 6,72 дм3 (н. у.) пропустили через 250 см3 (ρ = 1,11 г/см3) горячего раствора с ω(KOH) = 12,1%. Хлорат калия был выделен и использован для получения кислорода. Найдите массовые доли солей в растворе после пропускания хлора. Какой объем кислорода (н. у.) получен?
Ответ от учителя
Перед решением задачи необходимо записать уравнение реакции между хлором и горячим раствором KOH:
Cl2 + 2KOH → KClO3 + KCl + H2O
Из уравнения видно, что при реакции образуется хлорат калия (KClO3), хлорид калия (KCl) и вода (H2O).
Найдем количество KOH, содержащееся в 250 см3 раствора:
m(KOH) = ρV = 1,11 г/см3 * 0,25 дм3 = 0,2775 г
Массовая доля KOH в растворе:
ω(KOH) = m(KOH) / m(раствора) * 100%
m(раствора) = ρV = 1,11 г/см3 * 6,72 дм3 = 7,4592 кг
ω(KOH) = 0,2775 г / 7,4592 кг * 100% ≈ 0,0037
Таким образом, массовая доля KOH в растворе составляет около 0,0037%.
Из уравнения реакции видно, что для образования 1 моль хлората калия необходимо 1 моль хлора. Найдем количество молей хлора, которое было пропущено через раствор:
n(Cl2) = V(Cl2) / V(н.у.) = 6,72 дм3 / 22,4 дм3/моль = 0,3 моль
Следовательно, образовалось 0,3 моль хлората калия.
Масса хлората калия:
m(KClO3) = n(KClO3) * M(KClO3) = 0,3 моль * 122,55 г/моль = 36,765 г
Масса хлорида калия:
m(KCl) = n(KCl) * M(KCl) = 0,3 моль * 74,55 г/моль = 22,365 г
Масса воды:
m(H2O) = n(H2O) * M(H2O) = 0,3 моль * 18,015 г/моль = 5,4055 г
Массовые доли солей в растворе после пропускания хлора:
ω(KClO3) = m(KClO3) / m(раствора) * 100% ≈ 0,49%
ω(KCl) = m(KCl) / m(раствора) * 100% ≈ 0,30%
Объем кислорода, полученного при разложении хлората калия:
V(O2) = n(O2) * V(н.у.) = 0,3 моль * 22,4 дм3/моль = 6,72 дм3
Таким образом, при разложении 0,3 моль хлората калия было получено 6,72 дм3 кислорода (н. у.).
