Номер 1, страница 71 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

7. Кислород, сера и их соединения. Проверьте себя - номер 1, страница 71.

Условие.

1. Какое из перечисленных соединений позволяет получить больший объём кислорода при прокаливании равных количеств каждого из них?

1) бертолетова соль

2) марганцовка

3) калийная селитра

Решение.

Решение 2.

Дано:

Равные количества вещества (моль) соединений:

1) бертолетова соль (хлорат калия, $KClO_3$)

2) марганцовка (перманганат калия, $KMnO_4$)

3) калийная селитра (нитрат калия, $KNO_3$)

Пусть количество каждого вещества будет $n$ моль, то есть:

$n(\text{KClO}_3) = n(\text{KMnO}_4) = n(\text{KNO}_3) = n$

Найти:

Соединение, при разложении которого выделится наибольший объём кислорода $V(O_2)_{max}$.

Решение:

Чтобы определить, какое из соединений позволит получить больший объём кислорода, необходимо сравнить количество вещества (моль) кислорода, выделяющееся при разложении равных количеств (моль) каждого соединения. Согласно закону Авогадро, объём газа прямо пропорционален количеству вещества ($V = n \cdot V_m$) при одинаковых условиях (температуре и давлении). Следовательно, соединение, из которого образуется большее количество моль кислорода, даст и больший его объём.

Рассмотрим реакции термического разложения для каждого вещества.

1) бертолетова соль

Химическая формула бертолетовой соли — хлорат калия, $KClO_3$. Уравнение реакции термического разложения:

$2\text{KClO}_3 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{KCl} + 3\text{O}_2 \uparrow$

Из стехиометрических коэффициентов уравнения реакции следует, что из 2 моль $KClO_3$ образуется 3 моль $O_2$. Рассчитаем количество кислорода $n_1(O_2)$, образующегося из $n$ моль $KClO_3$:

$n_1(O_2) = n(\text{KClO}_3) \cdot \frac{3 \text{ моль } O_2}{2 \text{ моль } KClO_3} = n \cdot \frac{3}{2} = 1.5n$

2) марганцовка

Химическая формула марганцовки — перманганат калия, $KMnO_4$. Уравнение реакции термического разложения:

$2\text{KMnO}_4 \xrightarrow{t^\circ} \text{K}_2\text{MnO}_4 + \text{MnO}_2 + \text{O}_2 \uparrow$

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль $KMnO_4$ образуется 1 моль $O_2$. Рассчитаем количество кислорода $n_2(O_2)$, образующегося из $n$ моль $KMnO_4$:

$n_2(O_2) = n(\text{KMnO}_4) \cdot \frac{1 \text{ моль } O_2}{2 \text{ моль } KMnO_4} = n \cdot \frac{1}{2} = 0.5n$

3) калийная селитра

Химическая формула калийной селитры — нитрат калия, $KNO_3$. Уравнение реакции термического разложения:

$2\text{KNO}_3 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{KNO}_2 + \text{O}_2 \uparrow$

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль $KNO_3$ образуется 1 моль $O_2$. Рассчитаем количество кислорода $n_3(O_2)$, образующегося из $n$ моль $KNO_3$:

$n_3(O_2) = n(\text{KNO}_3) \cdot \frac{1 \text{ моль } O_2}{2 \text{ моль } KNO_3} = n \cdot \frac{1}{2} = 0.5n$

Сравним полученные количества вещества кислорода:

$n_1(O_2) = 1.5n$

$n_2(O_2) = 0.5n$

$n_3(O_2) = 0.5n$

Поскольку $1.5n > 0.5n$, наибольшее количество моль кислорода, а значит и наибольший объём, выделится при разложении бертолетовой соли.

Ответ: 1) бертолетова соль.