Вопрос школьника
Каков состав и какова масса соли, которая образуется при пропускании 26,88 л (н. у.) углекислого газа через 210 г раствора с массовой долей гидроксида калия 24%?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать химическую реакцию между углекислым газом и гидроксидом калия:
CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O
Из уравнения видно, что на каждый молекулу углекислого газа (CO2) требуется две молекулы гидроксида калия (KOH) для образования одной молекулы соли карбоната калия (K2CO3) и одной молекулы воды (H2O).
Для расчета массы соли необходимо сначала определить количество молей углекислого газа, используя уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество молей, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах.
Нормальные условия (н. у.) означают, что давление газа равно 1 атмосфере, а температура — 273 К. Подставляя данные из условия задачи, получаем:
n = PV/RT = (1 атм) * (26,88 л) / (0,0821 л*атм/моль*К * 273 К) = 1,07 моль
Таким образом, в реакции участвует 1,07 моль углекислого газа. Для образования одной молекулы соли требуется две молекулы гидроксида калия, поэтому количество молей гидроксида калия равно 2,14 моль (2 * 1,07).
Массовая доля гидроксида калия в растворе составляет 24%, что означает, что в 100 г раствора содержится 24 г гидроксида калия. Следовательно, в 210 г раствора содержится:
m(KOH) = 210 г * 0,24 = 50,4 г
Молярная масса гидроксида калия равна 56 г/моль, поэтому количество молей гидроксида калия равно:
n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 50,4 г / 56 г/моль = 0,9 моль
Таким образом, гидроксид калия в растворе израсходуется полностью, а остаток углекислого газа превращается в соль карбоната калия. Количество молей соли равно половине количества молей гидроксида калия, то есть 0,45 моль.
Молярная масса соли карбоната калия равна 138 г/моль, поэтому масса соли, образующейся в реакции, равна:
m(K2CO3) = n(K2CO3) * M(K2CO3) = 0,45 моль * 138 г/моль = 62,1 г
Таким образом, при пропускании 26,88 л (н. у.) углекислого газа через 210 г раствора с массовой долей гидроксида калия 24% образуется 62,1 г соли карбоната калия.
