Номер 75, страница 201 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.75. Сколько граммов бертолетовой соли необходимо разложить для получения 1 л кислорода (н. у.)?

Дано:

Бертолетова соль (хлорат калия) — $KClO_3$
Объем кислорода $V(O_2) = 1$ л
Условия: нормальные (н. у.)
Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22.4$ л/моль

Перевод в СИ:
$V(O_2) = 1 \text{ л} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

Массу бертолетовой соли $m(KClO_3)$

Решение:

1. Для решения задачи сначала необходимо составить уравнение химической реакции разложения бертолетовой соли (хлората калия) с образованием хлорида калия и кислорода. Реакция протекает при нагревании в присутствии катализатора (например, оксида марганца(IV)).

$2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2 \uparrow$

2. Зная объем кислорода, полученного при нормальных условиях, мы можем найти его количество вещества (число молей) по формуле, связывающей объем газа с молярным объемом ($V_m = 22.4$ л/моль при н. у.).

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m} = \frac{1 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.04464 \text{ моль}$

3. Используя стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, найдем количество вещества бертолетовой соли, которое было разложено. Из уравнения реакции видно, что для получения 3 моль кислорода требуется 2 моль хлората калия. Составим пропорцию:

$\frac{n(KClO_3)}{n(O_2)} = \frac{2}{3}$

Отсюда выразим количество вещества $KClO_3$:

$n(KClO_3) = \frac{2}{3} \cdot n(O_2) = \frac{2}{3} \cdot 0.04464 \text{ моль} \approx 0.02976 \text{ моль}$

4. Рассчитаем молярную массу бертолетовой соли $KClO_3$. Для этого сложим относительные атомные массы калия ($Ar(K) \approx 39$ а.е.м.), хлора ($Ar(Cl) \approx 35.5$ а.е.м.) и трех атомов кислорода ($Ar(O) \approx 16$ а.е.м.).

$M(KClO_3) = 39 + 35.5 + 3 \cdot 16 = 122.5 \text{ г/моль}$

5. Наконец, зная количество вещества и молярную массу хлората калия, мы можем рассчитать его массу по формуле $m = n \cdot M$.

$m(KClO_3) = n(KClO_3) \cdot M(KClO_3) = 0.02976 \text{ моль} \cdot 122.5 \text{ г/моль} \approx 3.65 \text{ г}$

Ответ: для получения 1 л кислорода необходимо разложить 3.65 г бертолетовой соли.