Номер 10, страница 202 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Готовимся к ЕГЭ. Глава 6. Классификация и взаимосвязь неорганических и органических веществ - номер 10, страница 202.

Условие.

10. Навеску хлората калия массой 10 г нагрели в присутствии катализатора (диоксида марганца). Полученный сухой остаток растворили в воде. Для полного осаждения ионов хлора из раствора потребовалось 188,7 мл раствора нитрата серебра с массовой долей растворённого вещества 6,8% и плотностью раствора 1,06 г/мл. Определите массовую долю хлората калия, разложившегося в результате нагревания.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления с указанием единицы измерения искомых физических величин.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(KClO_3)_{исх} = 10 \text{ г}$

$V_{р-ра}(AgNO_3) = 188,7 \text{ мл}$

$\omega(AgNO_3) = 6,8\% = 0,068$

$\rho_{р-ра}(AgNO_3) = 1,06 \text{ г/мл}$

Найти:

$\omega(KClO_3)_{разл}$ — ?

Решение:

В условии задачи указаны следующие уравнения реакций:

1. Термическое разложение хлората калия в присутствии катализатора (диоксида марганца):

$2KClO_3 \xrightarrow{MnO_2, t} 2KCl + 3O_2 \uparrow$

2. Реакция осаждения хлорид-ионов нитратом серебра. Источником хлорид-ионов ($Cl^−$) является хлорид калия ($KCl$), образовавшийся в результате разложения:

$KCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + KNO_3$

После нагревания сухой остаток содержит продукт реакции хлорид калия ($KCl$), непрореагировавший хлорат калия ($KClO_3$) и катализатор ($MnO_2$). При растворении этого остатка в воде в реакцию с нитратом серебра вступает только хлорид калия.

Выполним необходимые вычисления для определения массовой доли разложившегося хлората калия.

1. Найдем массу раствора нитрата серебра, использованного для осаждения:

$m_{р-ра}(AgNO_3) = V_{р-ра}(AgNO_3) \cdot \rho_{р-ра}(AgNO_3) = 188,7 \text{ мл} \cdot 1,06 \text{ г/мл} = 200,022 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу чистого нитрата серебра в растворе:

$m(AgNO_3) = m_{р-ра}(AgNO_3) \cdot \omega(AgNO_3) = 200,022 \text{ г} \cdot 0,068 \approx 13,6 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу нитрата серебра ($AgNO_3$):

$M(AgNO_3) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 170 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (моль) нитрата серебра, вступившего в реакцию:

$n(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{13,6 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} = 0,08 \text{ моль}$

5. Из уравнения реакции $KCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + KNO_3$ следует, что вещества реагируют в мольном соотношении 1:1. Следовательно, количество вещества хлорида калия, образовавшегося при разложении, равно:

$n(KCl) = n(AgNO_3) = 0,08 \text{ моль}$

6. Из уравнения реакции разложения $2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2$ видно, что из 2 моль хлората калия образуется 2 моль хлорида калия, то есть их мольное соотношение 1:1. Таким образом, количество разложившегося хлората калия равно количеству образовавшегося хлорида калия:

$n(KClO_3)_{разл} = n(KCl) = 0,08 \text{ моль}$

7. Вычислим молярную массу хлората калия ($KClO_3$):

$M(KClO_3) = 39 + 35,5 + 3 \cdot 16 = 122,5 \text{ г/моль}$

8. Найдем массу хлората калия, которая разложилась в результате нагревания:

$m(KClO_3)_{разл} = n(KClO_3)_{разл} \cdot M(KClO_3) = 0,08 \text{ моль} \cdot 122,5 \text{ г/моль} = 9,8 \text{ г}$

9. Определим массовую долю разложившегося хлората калия от его исходной массы:

$\omega(KClO_3)_{разл} = \frac{m(KClO_3)_{разл}}{m(KClO_3)_{исх}} \cdot 100\% = \frac{9,8 \text{ г}}{10 \text{ г}} \cdot 100\% = 98\%$

Ответ: массовая доля разложившегося хлората калия составляет 98%.