Номер 3, страница 81 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 17. Способы выражения концентрации растворов. Глава IV. Растворы - номер 3, страница 81.

Условие.

3. Какая соль образуется и чему равна её масса, если через 100 мл 32 %-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,32 г/мл) пропустили 5,6 л оксида углерода(IV) (н. у.)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(\text{р-ра KOH}) = 100 \text{ мл}$

$\omega(\text{KOH}) = 32\%$

$\rho(\text{р-ра KOH}) = 1.32 \text{ г/мл}$

$V(\text{CO}_2) = 5.6 \text{ л (н.у.)}$

Перевод в систему СИ:

$V(\text{р-ра KOH}) = 100 \text{ мл} = 100 \text{ см}^3 = 1 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

$\rho(\text{р-ра KOH}) = 1.32 \text{ г/мл} = 1320 \text{ кг/м}^3$

$V(\text{CO}_2) = 5.6 \text{ л} = 5.6 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

Формулу образовавшейся соли - ?

$m(\text{соли}) - ?$

Решение:

При взаимодействии оксида углерода(IV) ($CO_2$) с гидроксидом калия ($KOH$) возможно образование двух солей: средней соли - карбоната калия ($K_2CO_3$) или кислой соли - гидрокарбоната калия ($KHCO_3$). Продукт реакции зависит от молярного соотношения реагентов.

Возможные уравнения реакций:

$2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$ (1)

$KOH + CO_2 \rightarrow KHCO_3$ (2)

Чтобы определить, какая соль образуется, вычислим количество вещества (в молях) для каждого реагента.

Сначала найдем массу раствора $KOH$, затем массу чистого вещества и его количество.

Масса раствора гидроксида калия:

$m(\text{р-ра KOH}) = V(\text{р-ра KOH}) \cdot \rho(\text{р-ра KOH}) = 100 \text{ мл} \cdot 1.32 \text{ г/мл} = 132 \text{ г}$

Масса чистого гидроксида калия в растворе:

$m(\text{KOH}) = m(\text{р-ра KOH}) \cdot \omega(\text{KOH}) = 132 \text{ г} \cdot 0.32 = 42.24 \text{ г}$

Молярная масса гидроксида калия ($M(K)=39$ г/моль, $M(O)=16$ г/моль, $M(H)=1$ г/моль):

$M(\text{KOH}) = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль}$

Количество вещества гидроксида калия:

$n(\text{KOH}) = \frac{m(\text{KOH})}{M(\text{KOH})} = \frac{42.24 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 0.754 \text{ моль}$

Теперь найдем количество вещества оксида углерода(IV). Так как объем дан при нормальных условиях (н.у.), используем молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$n(\text{CO}_2) = \frac{V(\text{CO}_2)}{V_m} = \frac{5.6 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

Сравним молярное соотношение реагентов:

$\frac{n(\text{KOH})}{n(\text{CO}_2)} = \frac{0.754 \text{ моль}}{0.25 \text{ моль}} \approx 3.02$

Для образования средней соли $K_2CO_3$ (реакция 1) необходимо соотношение $n(KOH):n(CO_2) = 2:1$. Для образования кислой соли $KHCO_3$ (реакция 2) необходимо соотношение $1:1$.

Поскольку фактическое соотношение ($3.02:1$) больше, чем $2:1$, гидроксид калия находится в избытке. Это означает, что весь оксид углерода(IV) прореагирует с образованием средней соли - карбоната калия ($K_2CO_3$). Расчет массы соли будем вести по лимитирующему реагенту - $CO_2$.

Из уравнения реакции (1) следует, что из 1 моль $CO_2$ образуется 1 моль $K_2CO_3$. Следовательно:

$n(K_2CO_3) = n(CO_2) = 0.25 \text{ моль}$

Вычислим молярную массу карбоната калия ($M(C)=12$ г/моль):

$M(K_2CO_3) = 2 \cdot 39 + 12 + 3 \cdot 16 = 138 \text{ г/моль}$

Найдем массу образовавшейся соли:

$m(K_2CO_3) = n(K_2CO_3) \cdot M(K_2CO_3) = 0.25 \text{ моль} \cdot 138 \text{ г/моль} = 34.5 \text{ г}$

Ответ: образуется карбонат калия ($K_2CO_3$) массой 34,5 г.